Spring如何处理线程并发

我们知道Spring通过各种DAO模板类降低了开发者使用各种数据持久技术的难度。这些模板类都是线程安全的，也就是说，多个DAO可以复用同一个模板实例而不会发生冲突。
我们使用模板类访问底层数据，根据持久化技术的不同，模板类需要绑定数据连接或会话的资源。但这些资源本身是非线程安全的，也就是说它们不能在同一时刻被多个线程共享。
虽然模板类通过资源池获取数据连接或会话，但资源池本身解决的是数据连接或会话的缓存问题，并非数据连接或会话的线程安全问题。
按照传统经验，如果某个对象是非线程安全的，在多线程环境下，对对象的访问必须采用synchronized进行线程同步。但Spring的DAO模板类并未采用线程同步机制，因为线程同步限制了并发访问，会带来很大的性能损失。
此外，通过代码同步解决性能安全问题挑战性很大，可能会增强好几倍的实现难度。那模板类究竟仰丈何种魔法神功，可以在无需同步的情况下就化解线程安全的难题呢？答案就是ThreadLocal！
ThreadLocal在Spring中发挥着重要的作用，在管理request作用域的Bean、事务管理、任务调度、AOP等模块都出现了它们的身影，起着举足轻重的作用。要想了解Spring事务管理的底层技术，ThreadLocal是必须攻克的山头堡垒。
ThreadLocal是什么
早在JDK1.2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很容易让人望文生义，想当然地认为是一个“本地线程”。其实，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。
线程局部变量并不是Java的新发明，很多语言（如IBM IBM XLFORTRAN）在语法层面就提供线程局部变量。在Java中没有提供在语言级支持，而是变相地通过ThreadLocal的类提供支持。
所以，在Java中编写线程局部变量的代码相对来说要笨拙一些，因此造成线程局部变量没有在Java开发者中得到很好的普及。
ThreadLocal的接口方法
ThreadLocal类接口很简单，只有4个方法，我们先来了解一下：
void set(Object value)
设置当前线程的线程局部变量的值。
public Object get()
该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。
public void remove()
将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK5.0新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。
protected Object initialValue()
返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

值得一提的是，在JDK5.0中，ThreadLocal已经支持泛型，该类的类名已经变为ThreadLocal<T>。API方法也相应进行了调整，新版本的API方法分别是voidset(T value)、T get()以及T initialValue()。
ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？其实实现的思路很简单：在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map中元素的键为线程对象，而值对应线程的变量副本。我们自己就可以提供一个简单的实现版本：

01 // 代码清单1 SimpleThreadLocal
02 class SimpleThreadLocal {
03     private MapvalueMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
04     public voidset(Object newValue) {
05        valueMap.put(Thread.currentThread(), newValue);//①键为线程对象，值为本线程的变量副本
06     }
07     publicObject get() {
08        Thread currentThread = Thread.currentThread();
09        Object o = valueMap.get(currentThread);// ②返回本线程对应的变量
10        if (o == null &&!valueMap.containsKey(currentThread)) {// ③如果在Map中不存在，放到Map
11            // 中保存起来。
12            o = initialValue();
13            valueMap.put(currentThread, o);
14        }
15        return o;
16     }
17     public voidremove() {
18        valueMap.remove(Thread.currentThread());
19     }
20     publicObject initialValue() {
21        return null;
22     }
23 }

虽然代码清单9?3这个ThreadLocal实现版本显得比较幼稚，但它和JDK所提供的ThreadLocal类在实现思路上是相近的。
一个TheadLocal实例
下面，我们通过一个具体的实例了解一下ThreadLocal的具体使用方法

01 package threadLocalDemo;
02 public class SequenceNumber {
03     //①通过匿名内部类覆盖ThreadLocal的initialValue()方法，指定初始值
04     privatestatic ThreadLocal<Integer> seqNum =new ThreadLocal<Integer>() {
05        public Integer initialValue() {
06            return 0;
07        }
08     };
09     //②获取下一个序列值
10     public intgetNextNum() {
11        seqNum.set(seqNum.get() + 1);
12        return seqNum.get();
13     }
14     publicstatic void main(String[] args)
15     {
16        SequenceNumber sn = new SequenceNumber();
17        // ③ 3个线程共享sn，各自产生序列号
18        TestClient t1 = new TestClient(sn);
19        TestClient t2 = new TestClient(sn);
20        TestClient t3 = new TestClient(sn);
21        t1.start();
22        t2.start();
23        t3.start();
24     }
25     privatestatic class TestClient extends Thread
26     {
27        private SequenceNumber sn;
28        public TestClient(SequenceNumber sn) {
29            this.sn = sn;
30        }
31        public void run()
32        {
33            for (int i = 0; i < 3; i++) {
34                // ④每个线程打出3个序列值
35                System.out.println("thread[" + Thread.currentThread().getName()+"]sn[" + sn.getNextNum() + "]");
36            }
37        }
38     }
39 }

通常我们通过匿名内部类的方式定义ThreadLocal的子类，提供初始的变量值，如例子中①处所示。TestClient线程产生一组序列号，在③处，我们生成3个TestClient，它们共享同一个SequenceNumber实例。运行以上代码，在控制台上输出以下的结果：
thread[Thread-2] sn[1]
thread[Thread-0] sn[1]
thread[Thread-1] sn[1]
thread[Thread-2] sn[2]
thread[Thread-0] sn[2]
thread[Thread-1] sn[2]
thread[Thread-2] sn[3]
thread[Thread-0] sn[3]
thread[Thread-1] sn[3]
考察输出的结果信息，我们发现每个线程所产生的序号虽然都共享同一个SequenceNumber实例，但它们并没有发生相互干扰的情况，而是各自产生独立的序列号，这是因为我们通过ThreadLocal为每一个线程提供了单独的副本。
Thread同步机制的比较
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。
由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象，低版本JDK所提供的get()返回的是Object对象，需要强制类型转换。但JDK5.0通过泛型很好的解决了这个问题，在一定程度地简化ThreadLocal的使用，代码清单 9 2就使用了JDK5.0新的ThreadLocal<T>版本。
概括起来说，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
我们知道在一般情况下，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。
一般的Web应用划分为展现层、服务层和持久层三个层次，在不同的层中编写对应的逻辑，下层通过接口向上层开放功能调用。在一般情况下，从接收请求到返回响应所经过的所有程序调用都同属于一个线程，如图9?2所示：

图1同一线程贯通三层
这样你就可以根据需要，将一些非线程安全的变量以ThreadLocal存放，在同一次请求响应的调用线程中，所有关联的对象引用到的都是同一个变量。
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

1 public class TopicDao {
2 private Connection conn;①一个非线程安全的变量
3 public void addTopic(){
4 Statement stat = conn.createStatement();②引用非线程安全变量
5 …
6 }
7 }

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

view source

print?

01 package threadLocalDemo;
02 import java.sql.Connection;
03 import java.sql.SQLException;
04 import java.sql.Statement;
05 public class SqlConnection {
06     //①使用ThreadLocal保存Connection变量
07     privatestatic ThreadLocal<Connection>connThreadLocal = newThreadLocal<Connection>();
08     publicstatic Connection getConnection() {
09        // ②如果connThreadLocal没有本线程对应的Connection创建一个新的Connection，
10        // 并将其保存到线程本地变量中。
11        if (connThreadLocal.get() == null) {
12            Connection conn = getConnection();
13            connThreadLocal.set(conn);
14            return conn;
15        } else {
16            return connThreadLocal.get();
17            // ③直接返回线程本地变量
18        }
19     }
20     public voidaddTopic() {
21        // ④从ThreadLocal中获取线程对应的Connection
22        try {
23            Statement stat = getConnection().createStatement();
24        } catch (SQLException e) {
25            e.printStackTrace();
26        }
27     }
28 }
时间： 2024-10-11 14:41:21

Spring如何处理线程并发的相关文章

CoreJava_线程并发（阻塞队列）：在某个文件夹下搜索含有某关键字的文件

Java多线程编程是非常考验一个程序员水平的.传统的WEB程序中,因为框架提供了太多的健壮性.并发性.可靠性的支持,所以我们都是将所有的注意力放到了业务实现上.我们只是按照业务逻辑的要求,不停的积累自己的代码.因为知识,或者是经验的限制,经常出现了问题而不自知.例如,某些比较原始的项目中,并没有使用Spring等相对来说比较灵活健壮的框架.而是仅仅使用Servlet来作为服务端的实现方式. 举一个简单的栗子,众所周知,当请求到了容器,容器是创建并且启动了一个Servlet线程来对当前的请求作出相

我是如何处理大并发量订单处理的 KafKa部署总结

今天要介绍的是消息中间件KafKa,应该说是一个很牛的中间件吧,背靠Apache 与很多有名的中间件搭配起来用效果更好哦 ,为什么不用RabbitMQ,因为公司需要它. 网上已经有很多怎么用和用到哪的内容,但结果很多人都倒在了入门第一步 环境都搭不起来,可谓是从了解到放弃,所以在此特记录如何在linux环境搭建,windows中配置一样,只是启动运行bat文件. 想要用它就先必须了解它能做什么及能做到什么程度,先看看它是什么吧. 当今社会各种应用系统诸如商业.社交.搜索.浏览等像信息工厂一样不断

CoreJava_线程并发（堵塞队列）：在某个目录下搜索含有某keyword的文件

Java多线程编程是很考验一个程序猿水平的. 传统的WEB程序中.由于框架提供了太多的健壮性.并发性.可靠性的支持,所以我们都是将全部的注意力放到了业务实现上.我们不过依照业务逻辑的要求.不停的积累自己的代码. 由于知识,或者是经验的限制.常常出现了问题而不自知. 比如,某些比較原始的项目中.并没有使用Spring等相对来说比較灵活健壮的框架. 而是只使用Servlet来作为服务端的实现方式. 举一个简单的栗子.众所周知,当请求到了容器,容器是创建而且启动了一个Servlet线程来对当前的请求作

Spring MVC 线程安全问题的思考

Spring MVC 线程安全问题的思考 在读一些博文的时候发现有些文章对SpringMVC的Controller线程安全的验证并不正确,比如没有探究controller线程不安全的具体原因,比如将请求线程当做controller多例的证明,以下将验证. http://bbs.csdn.net/topics/390894585 http://bbs.csdn.net/topics/390891861#post-398241838 1.request请求线程与controllte的关系是什么? 简

【java并发】线程并发库的使用

1. 线程池的概念 在java5之后,就有了线程池的功能了,在介绍线程池之前,先来简单看一下线程池的概念.假设我开了家咨询公司,那么每天会有很多人过来咨询问题,如果我一个个接待的话,必然有很多人要排队,这样效率就很差,我想解决这个问题,现在我雇几个客服,来了一个咨询的,我就分配一个客服去接待他,再来一个,我再分配个客服去接待--如果第一个客服接待完了,我就让她接待下一个咨询者,这样我雇的这些客服可以循环利用.这些客服就好比不同的线程,那么装这些线程的容器就称为线程池. 2. Executors的

两个线程并发执行以下代码，假设a是全局变量，那么以下输出______是不可能的？

3.两个线程并发执行以下代码,假设a是全局变量,那么以下输出______是不可能的? void foo(){    ++a;    printf("%d ",a);}A.3 2    B.2 3    C.3 3    D.2 2  1.读a            5.读a2.a+1            6.a+13.写a            7.写a4.打印a          8.打印a B:12345678C:12356784(或48)D:15234678

Java多线程与并发库高级应用-java5线程并发库

java5 中的线程并发库 主要在java.util.concurrent包中 还有 java.util.concurrent.atomic子包和java.util.concurrent.lock子包

线程高级应用-心得5-java5线程并发库中Lock和Condition实现线程同步通讯

1.Lock相关知识介绍 好比我同时种了几块地的麦子,然后就等待收割.收割时,则是哪块先熟了,先收割哪块. 下面举一个面试题的例子来引出Lock缓存读写锁的案例,一个load()和get()方法返回值为空时的情况:load()的返回值是一个代理对象,而get()却是一个实实在在的对象:所以当返回对象为空是,get()返回null,load()返回一个异常对象:具体分析如下: 一个读写锁的缓存库案例:用上面那道面试题分析则很好理解: 线程阻塞问题:运用多个Condition对象解决 2. Lock

线程高级应用-心得4-java5线程并发库介绍，及新技术案例分析

1.  java5线程并发库新知识介绍 2．线程并发库案例分析 1 package com.itcast.family; 2 3 import java.util.concurrent.ExecutorService; 4 import java.util.concurrent.Executors; 5 import java.util.concurrent.TimeUnit; 6 7 public class ThreadPoolTest { 8 9 /** 10 * @param args