ThreadLocal保证线程安全的原理

爱被打了一巴掌 2022-05-27 13:28 254阅读 0赞

1、线程安全问题

这里我们主要关注的是Servlet的线程安全，我们知道Servlet是用来处理用户http请求的。当web容器接收到一个对Servlet的请求时，web容器就会分配一个工作线程来处理请求，在执行时，如果又有一个请求进来，web同样会再分配一个线程去响应，而不管这个请求和上一个请求是不是对同一个Servlet的请求。Web容器出于效率和节省内存的考虑，在其中只会保存Servlet的一个实例，这也就意味着，任何Servlet类的代码会在一个多线程环境下执行。这样在Servlet类中定义一个变量并使用就会引发线程安全问题（正因为如此，我们创建Servlet的子类来处理请求时，是不能定义全局变量的）。

2、ThreadLocal如何保证线程安全

ThreadLocal本身并没有承担存储每个线程中的数据的职责，它是通过操作每个线程内部的一个“副本”-ThreadLocalMap来实现线程之间的隔离，从而保证了线程安全。

首先我们查看一下Thread类的源码：

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

这个是设值的方法

public void set(T value) {
            Thread t = Thread.currentThread();
            ThreadLocalMap map = getMap(t);
            if (map != null)
                map.set(this, value);
            else
                createMap(t, value);
        }

其中的getMap（）方法如下：

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
            return t.threadLocals;
        }

可以看到ThreadLocal操作值的时候是取得当前线程的ThreadLocalMap对象，然后把值设置到了这个对象中，这样对于不同的线程得到的就是不同的ThreadLocalMap，那么向其中保存值或者修改值都只是会影响到当前线程，这样就保证了线程安全。

3、使用实例

首先我们建立一个类，然后在其中保存一个静态ThreadLocal变量，这样的静态变量在程序的任何位置都可以访问的到。

可以看出同一个线程中的数据是递增的，也就是数据是线程安全的。

4、应用

使用ThreadLocal来保证线程安全，这种方式被应用在了struts 2框架中（其他框架中也有使用，比如hibernate），我们可以扒开struts 2的源码看一看，ActionContext类中确实存在一个静态的ThreadLocal变量，关于ThreadLocal在struts 2中的应用，大家可以看看《struts 2 Internals》(struts 2技术内幕，陆舟 著，兹认为这是一本不可多得的好书，讲解struts 2非常深入而且易懂)这本书，synchronized关键字也用来解决多线程环境下访问变量的问题，这两者的区别在于ThreadLocal是用空间换取时间，synchronized关键字是用时间换空间。

public class SeqCount {
    	  private static A a=new A();
    	  private static ThreadLocal<Integer> seqCount = new ThreadLocal<Integer>(){
    	        // 实现initialValue()
    	        public Integer initialValue() {
    	            return 0;
    	        }
    	    };
    
    	    public int nextSeq(){
    	        seqCount.set(seqCount.get() + 1);
    
    	        return seqCount.get();
    	    }
    
    	    public static void main(String[] args){
    	        SeqCount seqCount = new SeqCount();
    
    	        SeqThread thread1 = new SeqThread(seqCount);
    	        SeqThread thread2 = new SeqThread(seqCount);
    	        SeqThread thread3 = new SeqThread(seqCount);
    	        SeqThread thread4 = new SeqThread(seqCount);
    
    	        thread1.start();
    	        thread2.start();
    	        thread3.start();
    	        thread4.start();
    	    }
    
    	    private static class SeqThread extends Thread{
    	        private SeqCount seqCount;
    
    	        SeqThread(SeqCount seqCount){
    	            this.seqCount = seqCount;
    	        }
    
    	        public void run() {
    	            for(int i = 0 ; i < 3 ; i++){
    	                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " seqCount :" + seqCount.nextSeq());
    	            }
    	        }
    	    }
    	    
    	    
    }

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