在前面我们已经说过，Spring通过各种模板降低了开发者使用各种数据持久化技术的难度。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性安全的，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对话，但资源池本身解决的是数据连接或对话的缓存问题，并非数据连接或对话的线程安全问题。
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线程同步。但模板类并未采用线程同步机制，因为线程同步会降低并发性，影响系统性能。
那么模板类是靠的什么，可以在无需线程同步的情况下就化解了线程安全的难题呢？答案就是ThreadLocal！
ThreadLocal在Spring里发挥着重要的作用，在管理request作用域的Bean、事务管理以及任务调度、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。
1.ThreadLocal是什么
ThreadLocal是服务于Thread的一种本地私有数据机制，threadlocalvariable(线程局部变量)， 即为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，与使用的线程绑定，每一个线程都可以独立地改变自己的副本，不会产生冲突。 其在Thread处于活跃状态，并且threadLocal对象可用的情况下，就可以在其中存放数据。在线程被销毁之后，则ThreadLocal中使用的资源和内存同时也被回收。本质上，JVM通过ThreadLocal为多线程情况下，进行资源的访问提供了一种隔离机制，简化了编程的复杂度。
2.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。需要注意的是，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，但是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，若使用protected限制父类的方法，则该方法仅父类和子类内部（即定义父类和子类的代码中）可以调用，所以这个方法显然是为了子类覆盖而设计的。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。
ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护一份独立的变量副本呢？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：
public class SimpleThreadLocal{
private Map valueMap=Collection.synchronizedMap(new HashMap());//让你创建的new HashMap()支持多线程数据的同步。保证多线程访问数据的一致性
public void set(Object newValue){
valueMap.put(Thread.currentThread(),newValue)//键为线程对象,值为本线程的变量副本。
}
public Object get(){
Thread currentThread=Thread.currentThread();//Thread.currentThread表示当前代码段正在被哪个线程调用的相关信息
Object o=valueMap.get(currentThread);//返回本线程所对应的变量
if(o==null&&!valueMap.containsKey(currentThread)){//如果在Map中不存在，放到Map中保存起来
o==initialValue();
valueMap.put(currentThread,o);
}
return o;
}
public void remove(){
valueMap.remove(Thread.currentThread());
}
public Object initialValue(){
return null;
}
}
3.与Thread同步机制的比较
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，那么，ThreadLocal和线程同步机制相比有什么优势呢？
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。
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，访问串行化，对象共享化。而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。访问并行化，对象独享化。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。
4.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从才能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。（PS:Spring Bean实例的作用范围，一般由scope进行指定，scope配置项有5个属性，用于描述不同的作用域：1.singleton：使用该属性定义Bean时，IOC容器仅创建一个Bean实例，IOC容器每次返回的是同一个Bean实例。2.prototype：使用该属性定义Bean时，IOC容器可以创建多个Bean实例，每次返回的都是一个新的实例。）
绝大部分Bean都可以声明为singleton作用域。就是因为Spring对一些Bean中非线程安全的”状态性对象“采用ThreadLocal进行封装。因此有状态的Bean就能够以singleton的方式在多线程中正常工作了。
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。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属于同一个线程。
下面的示例能够体现Spring对有状态Bean的改造思路：
public class TopicDao{
private Connection conn;//一个非线程安全的变量
public void addTopic(){
Statement stat=conn.createStatement();
}
}
由于这个conn是一个非线程安全的成员变量，因此addTopic()方法是非线程安全的，必须在使用时创建一个新的TopicDao实例。下面，使用ThreadLocal对conn这个非线程安全的状态进行改造：
import java.sql.Connection;
import java.sql.Statement;
public class TopicDao{
private static ThreadLocal<Connection> connThreadLocal=new ThreadLocal<Connection>();//使用ThreadLocal保存Connection变量
public static Connection getConnection(){
if(connThreadLocal.get()==null){//如果connThreadLocal没有本线程对应的Connection创建一个新的Connection
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(){
Statement stat=getConnection().createStatement();
}
}
不同的线程在使用TopicDao时，先判断connThreadLocal.get()是否为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自己独立的Connection，而不会使用其他线程的Connection，因此，这个TopicDao就可以做到singleton共享了。
来源：CSDN
作者：云计算小菜鸟
链接：https://blog.csdn.net/weixin_41724265/article/details/103991357