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          導(dǎo)航

          <2025年7月>
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          深入研究java.lang.ThreadLocal類

          一、概述
           
          ThreadLocal是什么呢?其實(shí)ThreadLocal并非是一個(gè)線程的本地實(shí)現(xiàn)版本,它并不是一個(gè)Thread,而是threadlocalvariable(線程局部變量)。也許把它命名為ThreadLocalVar更加合適。線程局部變量(ThreadLocal)其實(shí)的功用非常簡(jiǎn)單,就是為每一個(gè)使用該變量的線程都提供一個(gè)變量值的副本,是Java中一種較為特殊的線程綁定機(jī)制,是每一個(gè)線程都可以獨(dú)立地改變自己的副本,而不會(huì)和其它線程的副本沖突。
           
          從線程的角度看,每個(gè)線程都保持一個(gè)對(duì)其線程局部變量副本的隱式引用,只要線程是活動(dòng)的并且 ThreadLocal 實(shí)例是可訪問的;在線程消失之后,其線程局部實(shí)例的所有副本都會(huì)被垃圾回收(除非存在對(duì)這些副本的其他引用)。
           
          通過ThreadLocal存取的數(shù)據(jù),總是與當(dāng)前線程相關(guān),也就是說,JVM 為每個(gè)運(yùn)行的線程,綁定了私有的本地實(shí)例存取空間,從而為多線程環(huán)境常出現(xiàn)的并發(fā)訪問問題提供了一種隔離機(jī)制。
           
          ThreadLocal是如何做到為每一個(gè)線程維護(hù)變量的副本的呢?其實(shí)實(shí)現(xiàn)的思路很簡(jiǎn)單,在ThreadLocal類中有一個(gè)Map,用于存儲(chǔ)每一個(gè)線程的變量的副本。
           
          概括起來說,對(duì)于多線程資源共享的問題,同步機(jī)制采用了“以時(shí)間換空間”的方式,而ThreadLocal采用了“以空間換時(shí)間”的方式。前者僅提供一份變量,讓不同的線程排隊(duì)訪問,而后者為每一個(gè)線程都提供了一份變量,因此可以同時(shí)訪問而互不影響。
           
          二、API說明
           
          ThreadLocal()
                    創(chuàng)建一個(gè)線程本地變量。
           
          T get()
                    返回此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值,如果這是線程第一次調(diào)用該方法,則創(chuàng)建并初始化此副本。
           
          protected  T initialValue()
                    返回此線程局部變量的當(dāng)前線程的初始值。最多在每次訪問線程來獲得每個(gè)線程局部變量時(shí)調(diào)用此方法一次,即線程第一次使用 get() 方法訪問變量的時(shí)候。如果線程先于 get 方法調(diào)用 set(T) 方法,則不會(huì)在線程中再調(diào)用 initialValue 方法。
           
             若該實(shí)現(xiàn)只返回 null;如果程序員希望將線程局部變量初始化為 null 以外的某個(gè)值,則必須為 ThreadLocal 創(chuàng)建子類,并重寫此方法。通常,將使用匿名內(nèi)部類。initialValue 的典型實(shí)現(xiàn)將調(diào)用一個(gè)適當(dāng)?shù)臉?gòu)造方法,并返回新構(gòu)造的對(duì)象。
           
          void remove()
                    移除此線程局部變量的值。這可能有助于減少線程局部變量的存儲(chǔ)需求。如果再次訪問此線程局部變量,那么在默認(rèn)情況下它將擁有其 initialValue。
           
          void set(T value)
                    將此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值設(shè)置為指定值。許多應(yīng)用程序不需要這項(xiàng)功能,它們只依賴于 initialValue() 方法來設(shè)置線程局部變量的值。
           
          在程序中一般都重寫initialValue方法,以給定一個(gè)特定的初始值。
           
           
          三、典型實(shí)例
           
          1、Hiberante的Session 工具類HibernateUtil
          這個(gè)類是Hibernate官方文檔中HibernateUtil類,用于session管理。
           
          public class HibernateUtil {
              private static Log log = LogFactory.getLog(HibernateUtil.class);
              private static final SessionFactory sessionFactory;     //定義SessionFactory
           
              static {
                  try {
                      // 通過默認(rèn)配置文件hibernate.cfg.xml創(chuàng)建SessionFactory
                      sessionFactory = new Configuration().configure().buildSessionFactory();
                  } catch (Throwable ex) {
                      log.error("初始化SessionFactory失敗!", ex);
                      throw new ExceptionInInitializerError(ex);
                  }
              }

              //創(chuàng)建線程局部變量session,用來保存Hibernate的Session
              public static final ThreadLocal session = new ThreadLocal();
           
              /**
               * 獲取當(dāng)前線程中的Session
               * @return Session
               * @throws HibernateException
               */
              public static Session currentSession() throws HibernateException {
                  Session s = (Session) session.get();
                  // 如果Session還沒有打開,則新開一個(gè)Session
                  if (s == null) {
                      s = sessionFactory.openSession();
                      session.set(s);         //將新開的Session保存到線程局部變量中
                  }
                  return s;
              }
           
              public static void closeSession() throws HibernateException {
                  //獲取線程局部變量,并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為Session類型
                  Session s = (Session) session.get();
                  session.set(null);
                  if (s != null)
                      s.close();
              }
          }
           
          在這個(gè)類中,由于沒有重寫ThreadLocal的initialValue()方法,則首次創(chuàng)建線程局部變量session其初始值為null,第一次調(diào)用currentSession()的時(shí)候,線程局部變量的get()方法也為null。因此,對(duì)session做了判斷,如果為null,則新開一個(gè)Session,并保存到線程局部變量session中,這一步非常的關(guān)鍵,這也是“public static final ThreadLocal session = new ThreadLocal()”所創(chuàng)建對(duì)象session能強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為Hibernate Session對(duì)象的原因。
           
          2、另外一個(gè)實(shí)例
          創(chuàng)建一個(gè)Bean,通過不同的線程對(duì)象設(shè)置Bean屬性,保證各個(gè)線程Bean對(duì)象的獨(dú)立性。
           
          /**
           * Created by IntelliJ IDEA.
           * User: leizhimin
           * Date: 2007-11-23
           * Time: 10:45:02
           * 學(xué)生
           */
          public class Student {
              private int age = 0;   //年齡
           
              public int getAge() {
                  return this.age;
              }
           
              public void setAge(int age) {
                  this.age = age;
              }
          }
           
          /**
           * Created by IntelliJ IDEA.
           * User: leizhimin
           * Date: 2007-11-23
           * Time: 10:53:33
           * 多線程下測(cè)試程序
           */
          public class ThreadLocalDemo implements Runnable {
              //創(chuàng)建線程局部變量studentLocal,在后面你會(huì)發(fā)現(xiàn)用來保存Student對(duì)象
              private final static ThreadLocal studentLocal = new ThreadLocal();
           
              public static void main(String[] agrs) {
                  ThreadLocalDemo td = new ThreadLocalDemo();
                  Thread t1 = new Thread(td, "a");
                  Thread t2 = new Thread(td, "b");
                  t1.start();
                  t2.start();
              }
           
              public void run() {
                  accessStudent();
              }
           
              /**
               * 示例業(yè)務(wù)方法,用來測(cè)試
               */
              public void accessStudent() {
                  //獲取當(dāng)前線程的名字
                  String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
                  System.out.println(currentThreadName + " is running!");
                  //產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)并打印
                  Random random = new Random();
                  int age = random.nextInt(100);
                  System.out.println("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age);
                  //獲取一個(gè)Student對(duì)象,并將隨機(jī)數(shù)年齡插入到對(duì)象屬性中
                  Student student = getStudent();
                  student.setAge(age);
                  System.out.println("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + student.getAge());
                  try {
                      Thread.sleep(500);
                  }
                  catch (InterruptedException ex) {
                      ex.printStackTrace();
                  }
                  System.out.println("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + student.getAge());
              }
           
              protected Student getStudent() {
                  //獲取本地線程變量并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為Student類型
                  Student student = (Student) studentLocal.get();
                  //線程首次執(zhí)行此方法的時(shí)候,studentLocal.get()肯定為null
                  if (student == null) {
                      //創(chuàng)建一個(gè)Student對(duì)象,并保存到本地線程變量studentLocal中
                      student = new Student();
                      studentLocal.set(student);
                  }
                  return student;
              }
          }
           
          運(yùn)行結(jié)果:
          a is running! 
          thread a set age to:76 
          b is running! 
          thread b set age to:27 
          thread a first read age is:76 
          thread b first read age is:27 
          thread a second read age is:76 
          thread b second read age is:27 
           
          可以看到a、b兩個(gè)線程age在不同時(shí)刻打印的值是完全相同的。這個(gè)程序通過妙用ThreadLocal,既實(shí)現(xiàn)多線程并發(fā),游兼顧數(shù)據(jù)的安全性。
           
          四、總結(jié)
           
          ThreadLocal使用場(chǎng)合主要解決多線程中數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)因并發(fā)產(chǎn)生不一致問題。ThreadLocal為每個(gè)線程的中并發(fā)訪問的數(shù)據(jù)提供一個(gè)副本,通過訪問副本來運(yùn)行業(yè)務(wù),這樣的結(jié)果是耗費(fèi)了內(nèi)存,單大大減少了線程同步所帶來性能消耗,也減少了線程并發(fā)控制的復(fù)雜度。
           
          ThreadLocal不能使用原子類型,只能使用Object類型。ThreadLocal的使用比synchronized要簡(jiǎn)單得多。
           
          ThreadLocal和Synchonized都用于解決多線程并發(fā)訪問。但是ThreadLocal與synchronized有本質(zhì)的區(qū)別。synchronized是利用鎖的機(jī)制,使變量或代碼塊在某一時(shí)該只能被一個(gè)線程訪問。而ThreadLocal為每一個(gè)線程都提供了變量的副本,使得每個(gè)線程在某一時(shí)間訪問到的并不是同一個(gè)對(duì)象,這樣就隔離了多個(gè)線程對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)共享。而Synchronized卻正好相反,它用于在多個(gè)線程間通信時(shí)能夠獲得數(shù)據(jù)共享。
           
          Synchronized用于線程間的數(shù)據(jù)共享,而ThreadLocal則用于線程間的數(shù)據(jù)隔離。
           
          當(dāng)然ThreadLocal并不能替代synchronized,它們處理不同的問題域。Synchronized用于實(shí)現(xiàn)同步機(jī)制,比ThreadLocal更加復(fù)雜。
           
           
          五、ThreadLocal使用的一般步驟
           
          1、在多線程的類(如ThreadDemo類)中,創(chuàng)建一個(gè)ThreadLocal對(duì)象threadXxx,用來保存線程間需要隔離處理的對(duì)象xxx。
          2、在ThreadDemo類中,創(chuàng)建一個(gè)獲取要隔離訪問的數(shù)據(jù)的方法getXxx(),在方法中判斷,若ThreadLocal對(duì)象為null時(shí)候,應(yīng)該new()一個(gè)隔離訪問類型的對(duì)象,并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為要應(yīng)用的類型。
          3、在ThreadDemo類的run()方法中,通過getXxx()方法獲取要操作的數(shù)據(jù),這樣可以保證每個(gè)線程對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象,在任何時(shí)刻都操作的是這個(gè)對(duì)象。






          posted on 2015-01-30 11:07 計(jì)明敏 閱讀(143) 評(píng)論(0)  編輯  收藏 所屬分類: hibernate

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