深入解析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。

 

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class UniqueThreadIdGenerator {

private static final AtomicInteger uniqueId = new AtomicInteger(0);

private static final ThreadLocal < Integer > uniqueNum =
new ThreadLocal < Integer > () {
@Override protected Integer initialValue() {
return uniqueId.getAndIncrement();
}
};

public static int getCurrentThreadId() {
return uniqueId.get();
}
} // 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。

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。
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。
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。
  

public class IContext {
private String transactionId = null;

public String getTransactionId() {
return transactionId;
}

public void setTransactionId(String transactionId) {
this.transactionId = transactionId;
}
}

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

public class IThreadLocal {
public static final ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal();

public static void set(IContext context){
myThreadLocal.set(context);
}

public static void remove(IContext context){
myThreadLocal.remove();
}

public static IContext get(){
return (IContext)myThreadLocal.get();
}
}

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

public class IBusinessService {

Logger logger = LoggerFactory.getLogger(IBusinessService.class);
public void callService(){
IContext myContext = IThreadLocal.get();
logger.info("current transaction ID :"+ myContext.getTransactionId());
}

}

   使用线程测试上面定义的所有类。

public class ThreadLocalMain  extends Thread{

@Override
public void run(){
IContext context = new IContext();
context.setTransactionId("threadName: "+getName()+ ", id:" + getId()+", priority:" + getPriority() );
IThreadLocal.set(context);
new IBusinessService().callService();
IThreadLocal.remove(context);
}

public static void main(String []args){
Thread threadOne = new ThreadLocalMain();
threadOne.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Thread threadTwo = new ThreadLocalMain();
threadTwo.start();
}
}

   结果如下：

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

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；
如果一个service方法中涉及到多个dao操作，请一定使用getCurrentSession；
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。