解析ThreadLocal

1. ThreadLocal介绍

    在Java中，ThreadLocal是摆脱不易变类实现线程安全的另一种方式。如果你用Java写过多线程或是并发的代码，你必定熟悉synchronization 或是Locking极大影响系统的可扩展性的高昂代价，然而你除了使用synchronization为多线程中分享对象别无选择。ThreadLocal为Java提供了另一种方式完成线程安全，它没有解决同步的需要，取而代之是通过提供给每个线程具体独立的变量副本来消除共享。其结果能够提高程序的可扩展性以及性能的提升。在类中，ThreadLocal实例是典型静态域，用于关联到一个线程的状态(比如用户ID 或者事物ID)。一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。由于Java中编写线程局部变量的代码相对其它语言（比如， FORTRAN）来说要笨拙一些，造成线程局部变量对于Java程序员来说不是那么熟悉。

    例如，如下类对每个线程产生独一无二的本地标识。一个线程调用UniqueThreadIdGenerator.getCurrentThreadId()时它的ID被赋值，在它的序列调用中保持不变。只用线程处于活跃状态，ThreadLocal实例就能够访问。当线程消亡，线程对应的线程变量副本就会被垃圾回收。

 

[java]  view plain copy print ?

1. import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;  
2.   
3.   
4. public class UniqueThreadIdGenerator {  
5.   
6.   
7.     private static final AtomicInteger uniqueId = new AtomicInteger(0);  
8.   
9.   
10.     private static final ThreadLocal < Integer > uniqueNum =   
11.         new ThreadLocal < Integer > () {  
12.             @Override protected Integer initialValue() {  
13.                 return uniqueId.getAndIncrement();  
14.         }  
15.     };  
16.   
17.     public static int getCurrentThreadId() {  
18.         return uniqueId.get();  
19.     }  
20. } // UniqueThreadIdGenerator  

 2. ThreadLocal的应用

        什么时候使用ThreadLocal呢？许多Java程序员可能会问。ThreadLocal 有许多真正要使用的情况，那也是为什么ThreadLocal被采纳为Java平台标准的库。如果你没有并发编程的实践，你可能不太熟悉ThreadLocal的使用。下面列举一些ThreadLocal众所周知的使用的情形。

1. ThreadLocal实现每个线程单例(Thread Singleton)或是像事务ID一样的每个线程上下文(Context)信息，这种实现特别棒。
2. 能够将线程不安全的独享放到ThreadLocal中，这个线程安全的对象就会突然变得线程安全。
3. ThreadLocal提供了另一种方式来扩展线程。通过ThreadLocal，你可以保护或是承载信息从一个方法到另一个你能够承载的方法。你没有必要去修改任何方法就能实现你所需要的功能，拥有了极大的可扩展性。

  下面有个例子，详细地说明了ThreadLocal存储线程范围的变量。

  创建IContext.java类,设置上下文事务ID值。

  

[java]  view plain copy print ?

1. public class IContext {  
2.     private String transactionId = null;  
3.   
4.     public String getTransactionId() {  
5.         return transactionId;  
6.     }  
7.   
8.     public void setTransactionId(String transactionId) {  
9.         this.transactionId = transactionId;  
10.     }  
11. }  

    IThreadLocal类包含ThreadLocal对象实例set/get操作。

[java]  view plain copy print ?

1. public class IThreadLocal {  
2.     public static final ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal();  
3.   
4.     public static void set(IContext context){  
5.         myThreadLocal.set(context);  
6.     }  
7.   
8.     public static void remove(IContext context){  
9.         myThreadLocal.remove();  
10.     }  
11.   
12.     public static IContext get(){  
13.         return (IContext)myThreadLocal.get();  
14.     }  
15. }  

   定义具体的业务处理逻辑，如下IBusinessSerive.java所示。

   

[java]  view plain copy print ?

1. public class IBusinessService {  
2.   
3.     Logger logger = LoggerFactory.getLogger(IBusinessService.class);  
4.     public void callService(){  
5.         IContext myContext = IThreadLocal.get();  
6.         logger.info("current transaction ID :"+ myContext.getTransactionId());  
7.     }  
8.   
9. }  

   使用线程测试上面定义的所有类。

[java]  view plain copy print ?

1. public class ThreadLocalMain  extends Thread{  
2.   
3.     @Override  
4.     public void run(){  
5.         IContext context = new IContext();  
6.         context.setTransactionId("threadName: "+getName()+ ", id:" + getId()+", priority:" + getPriority() );  
7.         IThreadLocal.set(context);  
8.         new IBusinessService().callService();  
9.         IThreadLocal.remove(context);  
10.     }  
11.   
12.   
13.   
14.     public static void main(String []args){  
15.         Thread threadOne = new ThreadLocalMain();  
16.         threadOne.start();  
17.         try {  
18.             Thread.sleep(1000);  
19.         } catch (InterruptedException e) {  
20.             e.printStackTrace();  
21.         }  
22.         Thread threadTwo = new ThreadLocalMain();  
23.         threadTwo.start();  
24.     }  
25. }  

   结果如下：

[html]  view plain copy print ?

1. Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:3004', transport: 'socket'  
2. 2013-04-26 22:18:20,613 INFO  (org.java.IBusinessService:14) - current transaction ID :threadName: Thread-0, id:12, priority:5  
3. Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:3004', transport: 'socket'  
4. 2013-04-26 22:18:21,320 INFO  (org.java.IBusinessService:14) - current transaction ID :threadName: Thread-1, id:13, priority:5  

3. ThreadLocal在JavaEE中的应用

    ThreadLocal在Hibernate中得到充分的使用，特别是对于事物的处理上。比如， getCurrentSession非常好，不需要我们自己写ThreadLocal只需要在hibernate.cfg的配置文件中声明一下便可获得ThreadLocal的好处是便于我们划分我们的程序的层次与封装，带也带来了一定的性能问题。 特别是“如果你使用的是getCurrentSession，那么就算你是一个简单的select语句，也必须包含在事务块中”。碰到这种情况，可以采取如下手段：

1. 一个service方法中只有单个dao操作且此操作是一个select类的操作，请使用openSession，并且即时在finally块中关闭它；
2. 如果一个service方法中涉及到多个dao操作，请一定使用getCurrentSession；
3. 如果一个service方法中混合着select操作，delete, update, insert操作。请按照下述原则：                               

        a. 将属于select的操作，单独做成一个dao方法，该dao使用openSession并且在finally块中及时关闭session,

            该dao只需要返回一个java的object如：List<Student>即可，如果出错将exception抛回给调用它的service

            方法。

       b. 对于其它的delete, insert, update的dao操作，请使用getCurrentSession。
       c. 忌讳，把select类的操作放在“事务”中；

    

         4. openSession与getCurrentSession的区别
            a.  openSession一旦被调用，必须且一定要在finally块中close，要不然你就等着out of memory吧；

      b.  如果你使用的是getCurrentSession，那么你不能在finally块中调用”session.close()”，不行你可以在finally块中用try-catch把session.close();包起来，然后在catch{}块中抛出这个exception，这个exception将会是：sessionhas been already closed。其原因是你用的是getCurrentSession，那么它在session.commit()或者是session.rollback()时就已经调用了一次session.close()了，因此你只要正确放置session.commit()与rollback()即可。另外，你可以在finally块中调用”ThreadLocalSessionContext.unbind(factory);”，以使得当前的事务结束时把session（即dbconnection）还回db connection pool中。