ThreadLocal和线程同步机制的比较

转载自：http://blog.youkuaiyun.com/feihong247/article/details/7791049

       早在JDK 1.2的版本中就提供Java.lang.ThreadLocal，ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。
       ThreadLocal并不是一个Thread，而是Thread的局部变量，也许把它命名为ThreadLocalVariable更容易让人理解一些。当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每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。从线程的角度看，目标变量就象是线程的本地变量，这也是类名中“Local”所要表达的意思。

       ThreadLocal和线程同步机制相比有什么优势呢？ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。
       在同步机制中，通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的，使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写，什么时候需要锁定某个对象，什么时候释放对象锁等繁杂的问题，程序设计和编写难度相对较大。
       而ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。 ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本，从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本，从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象，在编写多线程代码时，可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。
       ThreadLocal中可以持有任何类型的对象。对于多线程资源共享的问题，同步机制采用了“以时间换空间”的方式，而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问而互不影响。

       Spring使用ThreadLocal解决线程安全问题：
       在一般情况下，只有无状态的Bean才可以在多线程环境下共享，在Spring中，绝大部分Bean都可以声明为singleton作用域。就是因为Spring对一些Bean（如RequestContextHolder、TransactionSynchronizationManager、 LocaleContextHolder等）中非线程安全状态采用ThreadLocal进行处理，让它们也成为线程安全的状态，因为有状态的Bean就可以在多线程中共享了。
       下面的实例能够体现Spring对有状态Bean的改造思路：
       代码清单3 TopicDao：非线程安全

public class TopicDao {
    private Connection conn; //1.一个非线程安全的变量
    public void addTopic(){
      Statement stat = conn.createStatement(); //2.引用非线程安全变量
      …
    }
}

       由于①处的conn是成员变量，因为addTopic()方法是非线程安全的，必须在使用时创建一个新TopicDao实例（非singleton）。     

       下面使用ThreadLocal对conn这个非线程安全的“状态”进行改造：

       代码清单4 TopicDao：线程安全

public class TopicDao {
    //使用ThreadLocal保存Connection变量
    private static ThreadLocal<Connection> connThreadLocal = new ThreadLocal<Connection>();
    public static Connection getConnection(){
        //如果connThreadLocal没有本线程对应的Connection创建一个新的Connection，并将其保存到线程本地变量中。
        if (connThreadLocal.get() == null) {
            Connection conn = ConnectionManager.getConnection();
            connThreadLocal.set(conn);
            return conn;
        }else{
            return connThreadLocal.get(); //直接返回线程本地变量
        }
    }

    public void addTopic() {
        //从ThreadLocal中获取线程对应的Connection
        Statement stat = getConnection().createStatement();
    }
}

       不同的线程在使用TopicDao时，先判断connThreadLocal.get()是否是null，如果是null，则说明当前线程还没有对应的 Connection对象，这时创建一个Connection对象并添加到本地线程变量中；如果不为null，则说明当前的线程已经拥有了 Connection对象，直接使用就可以了。这样，就保证了不同的线程使用线程相关的Connection，而不会使用其它线程的 Connection。因此，这个TopicDao就可以做到singleton共享了。
       当然，这个例子本身很粗糙，将Connection的ThreadLocal直接放在DAO只能做到本DAO的多个方法共享Connection时不发生 线程安全问题，但无法和其它DAO共用同一个Connection，要做到同一事务多DAO共享同一Connection，必须在一个共同的外部类使用 ThreadLocal保存Connection。