高并发第六弹:线程封闭(ThreadLocal)

当访问共享的可变数据时,通常需要使用同步。一种避免使用同步的方式就是不共享数据。如果仅在单线程内访问数据,就不需要同步。这种技术被称为线程封闭。

它其实就是把对象封装到一个线程里,只有一个线程能看到这个对象,那么这个对象就算不是线程安全的,也不会出现任何线程安全方面的问题。

二 线程封闭技术有一个常见的应用:

数据库连接对应jdbc的Connection对象,Connection对象在实现的时候并没有对线程安全做太多的处理,jdbc的规范里也没有要求Connection对象必须是线程安全的。 
实际在服务器应用程序中,线程从连接池获取了一个Connection对象,使用完再把Connection对象返回给连接池,由于大多数请求都是由单线程采用同步的方式来处理的,并且在Connection对象返回之前,连接池不会将它分配给其他线程。因此这种连接管理模式处理请求时隐含的将Connection对象封闭在线程里面,这样我们使用的connection对象虽然本身不是线程安全的,但是它通过线程封闭也做到了线程安全。

实际实现的方法也就3种

1. ad-hoc(点对点)线程封闭

这是完全靠实现者控制的线程封闭,他的线程封闭完全靠实现者实现。Ad-hoc线程封闭非常脆弱,没有任何一种语言特性能将对象封闭到目标线程上。

2 .栈封闭

栈封闭是我们编程当中遇到的最多的线程封闭。什么是栈封闭呢?简单的说就是局部变量。多个线程访问一个方法,此方法中的局部变量都会被拷贝一分儿到线程栈中。所以局部变量是不被多个线程所共享的,也就不会出现并发问题。所以能用局部变量就别用全局的变量,全局变量容易引起并发问题

public class StackLocalDemo {

    
    public int returnNum(int num) {
        // 对象被封闭在方法中,不要使它们逸出
        List<Integer>demoList =new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            demoList.add(i);
        }
        return demoList.size();
    }
}

3 . ThreadLocal线程封闭: 

它是一个特别好的封闭方法,其实ThreadLocal内部维护了一个map,map的key是每个线程的名称,而map的value就是我们要封闭的对象。ThreadLocal提供了get、set、remove方法,每个操作都是基于当前线程的,所以它是线程安全的。 

/**
     * Sets the current thread's copy of this thread-local variable
     * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
     * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
     * method to set the values of thread-locals.
     *
     * @param value the value to be stored in the current thread's copy of
     *        this thread-local.
     */
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

//get方法都与当前线程绑定
/**
     * Returns the value in the current thread's copy of this
     * thread-local variable.  If the variable has no value for the
     * current thread, it is first initialized to the value returned
     * by an invocation of the {@link #initialValue} method.
     *
     * @return the current thread's value of this thread-local
     */
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

其实也就是 是一个参数有了巨大的传递性(这其实也是一个大坑). 只要是同一个线程在同一个ThreadLocal里面存放了数据,在其他任何地方都能取出来.

例如: 生命周期与线程生命周期相同:

  因此,ThreadLocal的一个非常大的“坑”就是当使用不当时,导致使用者不知道它的作用域范围。大家可能觉得线程结束后ThreadLocal应该就回收了。假设线程真的注销了确实是这种,可是事实有可能并不是如此。比如在线程池中对线程管理都是採用线程复用的方法(Web容器通常也会採用线程池)。在线程池中线程非常难结束甚至于永远不会结束。这将意味着线程持续的时间将不可预測,甚至与JVM的生命周期一致。

ThreadLocal使用的一般步骤:

1、在多线程的类(如ThreadDemo类)中。创建一个ThreadLocal对象threadXxx,用来保存线程间须要隔离处理的对象xxx。
2、在ThreadDemo类中。创建一个获取要隔离訪问的数据的方法getXxx(),在方法中推断,若ThreadLocal对象为null时候,应该new()一个隔离訪问类型的对象,并强制转换为要应用的类型。
3、在ThreadDemo类的run()方法中。通过getXxx()方法获取要操作的数据。这样能够保证每一个线程相应一个数据对象,在不论什么时刻都操作的是这个对象。

 

与Synchonized的对照:

ThreadLocal和Synchonized都用于解决多线程并发訪问。可是ThreadLocal与synchronized有本质的差别。synchronized是利用锁的机制,使变量或代码块在某一时该仅仅能被一个线程訪问。而ThreadLocal为每个线程都提供了变量的副本,使得每个线程在某一时间訪问到的并非同一个对象,这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反,它用于在多个线程间通信时可以获得数据共享。
 Synchronized用于线程间的数据共享,而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。

这里也有介绍的:https://www.cnblogs.com/yxysuanfa/p/7125761.html

原文地址:https://www.cnblogs.com/aihuxi/p/9677288.html