用ThreadLocal类实现线程安全的正确姿势

TillyLattim 3年前
   <p>大家通常知道,ThreadLocal类可以帮助我们实现线程的安全性,这个类能使线程中的某个值与保存值的对象关联起来。ThreadLocal提供了get与set等访问接口或方法,这些方法为每个使用该变量的线程都存有一份独立的副本,因此get总是返回由当前执行线程在调用set时设置的最新值。从概念上看,我们把ThreadLocal<T>理解成一个包含了Map<Thread,T>的对象,其中Map的key用来标识不同的线程,而Map的value存放了特定该线程的某个值。但是ThreadLocal的实现并非如此,我们以这样的理解方式去使用ThreadLocal也并不能实现真正的线程安全。</p>    <p>下面我们举一个例子进行说明,Number是拥有一个int型成员变量的类:</p>    <pre>  <code class="language-java">public class Number {            private int num;        public int getNum() {          return num;      }        public void setNum(int num) {          this.num = num;      }        @Override      public String toString() {          return "Number [num=" + num + "]";      }        }  </code></pre>    <p>NotSafeThread是一个实现了Runable接口的类,其中我们创建了一个ThreadLocal<Number>类型的变量value,用来存放不同线程的num值,接着我们用线程池的方式启动了5个线程,我们希望使用ThreadLocal类为5个不同的线程都存放一个Number类型的副本,根除对变量的共享,并且在调用ThreadLocal类的get()方法时,返回与线程关联的Number对象,而这些Number对象我们希望它们都能跟踪自己的计数值:</p>    <pre>  <code class="language-java">public class NotSafeThread implements Runnable {        public static Number number = new Number();        public static int i = 0;        public void run() {          //每个线程计数加一          number.setNum(i++);                   //将其存储到ThreadLocal中          value.set(number);          //输出num值          System.out.println(value.get().getNum());      }        public static ThreadLocal<Number> value = new ThreadLocal<Number>() {      };        public static void main(String[] args) {          ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();          for (int i = 0; i < 5; i++) {              newCachedThreadPool.execute(new NotSafeThread());          }      }    }  </code></pre>    <p>启动程序:输出结果</p>    <p>看起来一切正常,每个线程好像都有自己关于Number的存储空间,但是我们简单的在输出前加一个延时:</p>    <pre>  <code class="language-java">public class NotSafeThread implements Runnable {        public static Number number = new Number();        public static int i = 0;        public void run() {          //每个线程计数加一          number.setNum(i++);          //将其存储到ThreadLocal中          value.set(number);          //延时2秒          try {              TimeUnit.SECONDS.sleep(2);          } catch (InterruptedException e) {              // TODO Auto-generated catch block          }          //输出num值          System.out.println(value.get().getNum());      }        public static ThreadLocal<Number> value = new ThreadLocal<Number>() {      };        public static void main(String[] args) {          ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();          for (int i = 0; i < 5; i++) {              newCachedThreadPool.execute(new NotSafeThread());          }      }    }  </code></pre>    <p>运行程序,输出:</p>    <p>为什么每个线程都输出4?难道他们没有独自保存自己的Number副本吗?为什么其他线程还是能够修改这个值?我们看一下ThreadLocal的源码:</p>    <pre>  <code class="language-java">    public void set(Object obj)      {          Thread thread = Thread.currentThread();//获取当前线程          ThreadLocalMap threadlocalmap = getMap(thread);          if(threadlocalmap != null)              threadlocalmap.set(this, obj);          else              createMap(thread, obj);      }  </code></pre>    <p>其中getMap方法:</p>    <pre>  <code class="language-java">    ThreadLocal.ThreadLocalMap getMap(Thread thread)      {          return thread.inheritableThreadLocals;//返回的是thread的成员变量      }  </code></pre>    <p>可以看到,这些特定于线程的值是保存在当前的Thread对象中,并非保存在ThreadLocal对象中。并且我们发现Thread对象中保存的是Object对象的一个引用,这样的话,当有其他线程对这个引用指向的对象做修改时,当前线程Thread对象中保存的值也会发生变化。这也就是为什么上面的程序为什么会输出一样的结果:5个线程中保存的是同一Number对象的引用,在线程睡眠2s的时候,其他线程将num变量进行了修改,因此它们最终输出的结果是相同的。</p>    <p>那么,ThreadLocal的“为每个使用该变量的线程都存有一份独立的副本,因此get总是返回由当前执行线程在调用set时设置的最新值。”这句话中的“独立的副本”,也就是我们理解的“线程本地存储”只能是每个线程所独有的对象并且不与其他线程进行共享,大概是这样的情况:</p>    <pre>  <code class="language-java">    public static ThreadLocal<Number> value = new ThreadLocal<Number>() {          public Number initialValue(){//为每个线程保存的值进行初始化操作              return new Number();          }      };  </code></pre>    <p>或者</p>    <pre>  <code class="language-java">    public void run() {          value.set(new Number());      }  </code></pre>    <p>好吧...这个时候估计你会说:那这个ThreadLocal有什么用嘛,每个线程都自己new一个对象使用,只有它自己使用这个对象而不进行共享,那么程序肯定是线程安全的咯。这样看起来我不使用ThreadLocal,在需要用某个对象的时候,直接new一个给本线程使用不就好咯。</p>    <p>确实,ThreadLocal的使用不是为了能让多个线程共同使用某一对象,而是我有一个线程A,其中我需要用到某个对象o,这个对象o在这个线程A之内会被多处调用,而我不希望将这个对象o当作参数在多个方法之间传递,于是,我将这个对象o放到TheadLocal中,这样,在这个线程A之内的任何地方,只要线程A之中的方法不修改这个对象o,我都能取到同样的这个变量o。</p>    <p>再举一个在实际中应用的例子,例如,我们有一个银行的BankDAO类和一个个人账户的PeopleDAO类,现在需要个人向银行进行转账,在PeopleDAO类中有一个账户减少的方法,BankDAO类中有一个账户增加的方法,那么这两个方法在调用的时候必须使用同一个Connection数据库连接对象,如果他们使用两个Connection对象,则会开启两段事务,可能出现个人账户减少而银行账户未增加的现象。使用同一个Connection对象的话,在应用程序中可能会设置为一个全局的数据库连接对象,从而避免在调用每个方法时都传递一个Connection对象。问题是当我们把Connection对象设置为全局变量时,你不能保证是否有其他线程会将这个Connection对象关闭,这样就会出现线程安全问题。解决办法就是在进行转账操作这个线程中,使用ThreadLocal中获取Connection对象,这样,在调用个人账户减少和银行账户增加的线程中,就能从ThreadLocal中取到同一个Connection对象,并且这个Connection对象为转账操作这个线程独有,不会被其他线程影响,保证了线程安全性。</p>    <p>代码如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">public class ConnectionHolder {            public static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>() {      };            public static Connection getConnection(){          Connection connection = connectionHolder.get();          if(null == connection){              connection = DriverManager.getConnection(DB_URL);              connectionHolder.set(connection);          }          return connection;      }    }  </code></pre>    <p>在框架中,我们需要将一个事务上下文(Transaction  Context)与某个执行中的线程关联起来。通过将事务上下文保存在静态的ThreaLocal对象中(这个上下文肯定是不与其他线程共享的),可以很容易地实现这个功能:当框架代码需要判断当前运行的是哪一个事务时,只需从这个ThreadLocal对象中读取事务上下文。这种机制很方便,因为它避免了在调用每个方法时都需要传递执行上下文信息,然而这也将使用该机制的代码与框架耦合在一起。</p>    <p> </p>    <p>来自:http://www.cnblogs.com/qilong853/p/5982878.html</p>    <p> </p>