10月
04

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本文结合了ThreadLocal来看Spring事务源码，更能清晰地了解TL的实际用法，以及Spring事务的实现

ThreadLocal

讲spring事务之前，我们先来看看ThreadLocal，它在spring事务中是占据着比较重要的地位；不管你对ThreadLocal熟悉与否，且都静下心来听我唐僧般的念叨。

先强调一点：ThreadLocal不是用来解决共享变量问题的，它与多线程的并发问题没有任何关系。

基本介绍

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，如下例：

public class ThreadLocalTest
{
    ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();
    ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>();
    
    public void set()
    {
        longLocal.set(1L);
        stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
    }
    
    public long getLong()
    {
        return longLocal.get();
    }
    
    public String getString()
    {
        return stringLocal.get();
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        final ThreadLocalTest test = new ThreadLocalTest();
        
        test.set();     // 初始化ThreadLocal
        for (int i=0; i<10; i++)
        {
            System.out.println(test.getString() + " : " + test.getLong() + i);
        }
        
        Thread thread1 = new Thread(){
            public void run() {
                test.set();
                for (int i=0; i<10; i++)
                {
                    System.out.println(test.getString() + " : " + test.getLong() + i);
                }
            };
        };
        thread1.start();
        
        Thread thread2 = new Thread(){
            public void run() {
                test.set();
                for (int i=0; i<10; i++)
                {
                    System.out.println(test.getString() + " : " + test.getLong() + i);
                }
            };
        };
        thread2.start();
    }
}

执行结果如下

img　

可以看到，各个线程的longLocal值与stringLocal值是相互独立的，本线程的累加操作不会影响到其他线程的值，真正达到了线程内部隔离的效果。

源码解读

Thread与ThreadLocal对象之间的引用关系图

image-20220131235428417

看了ThreadLocal源码，不知道大家有没有一个疑惑：为什么像上图那么设计？ 如果给你设计，你会怎么设计？相信大部分人会有这样的想法，我也是这样的想法：

”每个ThreadLocal类创建一个Map，然后用线程的ID作为Map的key，实例对象作为Map的value，这样就能达到各个线程的值隔离的效果“。JDK最早期的ThreadLocal就是这样设计的。之后ThreadLocal的设计换了一种方式，也就是目前的方式。

当前设计方式的优势点：

  1. 这样设计之后每个Map的Entry数量变小了：之前是Thread的数量，现在是ThreadLocal的数量，能提高性能，据说性能的提升不是一点两点(没有亲测)
  2. 当Thread销毁之后对应的ThreadLocalMap也就随之销毁了，能减少内存使用量。

总结下改进后的优点

  1. 自动释放， 当 Thread 对象销毁后，ThreadLocalMap 对象也随之销毁，JVM 及时回收，避免了内存泄漏。如果按我们的想法：定义一个静态的map，将当前 thread（或 thread 的 ID） 作为key，需要保存的对象作为 value，put 到 map 中；如果任务完成之后，当前线程销毁了，这个静态 map 中该线程的信息不会自动回收，如果我们不手动去释放，这个 map 会随着时间的积累越来越大，最后出现内存泄漏。而一旦需要进行手动释放，那很有可能就会有漏网之鱼，这就像埋一个定时炸弹，定期爆发，而又不好排查！
  2. 性能提升，各线程访问的 ThreadLocalMap 是各自不同的 ThreadLocalMap，所以不需要同步，速度会快很多；而如果把所有线程要用的对象都放到一个静态 map 中的话，多线程并发访问需要进行同步（有兴趣的可以去看下 JDK1.3的实现）

Spring事务中的ThreadLocal

最常见的ThreadLocal使用场景为 用来解决数据库连接、Session管理等，那么接下来我们就看看spring事务中ThreadLocal的应用

ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext-jdbc.xml");
DaoImpl daoImpl = (DaoImpl) ac.getBean("daoImpl");
System.out.println(daoImpl.insertUser("yes", 25));

只要某个类的方法、类或者接口上有事务配置，spring就会对该类的实例生成代理。所以daoImpl是DaoImpl实例的代理实例的引用，而不是DaoImpl的实例（目标实例）的引用；当我们调用目标实例的方法时，实际调用的是代理实例对应的方法，若目标方法没有被@Transactional(或aop注解，当然这里不涉及aop)修饰，那么代理方法直接反射调用目标方法，若目标方法被@Transactional修饰，那么代理方法会先执行增强（例如判断当前线程是否存在connection，不存在则新建并绑定到当前线程等等）,然后通过反射执行目标方法，最后回到代理方法执行增强（例如，事务回滚或事务提交、connection归还到连接池等等处理）。这里的绑定connection到当前线程就用到了ThreadLocal，我们来看看源码

@Override
protected void doBegin(Object transaction, TransactionDefinition definition) {
    DataSourceTransactionObject txObject = (DataSourceTransactionObject) transaction;
    Connection con = null;

    try {
        
        if (txObject.getConnectionHolder() == null ||
                txObject.getConnectionHolder().isSynchronizedWithTransaction()) {
            // 从连接池获取一个connection
            Connection newCon = this.dataSource.getConnection();
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Acquired Connection [" + newCon + "] for JDBC transaction");
            }
            // 包装newCon，并赋值到txObject，并标记是新的ConnectionHolder
            txObject.setConnectionHolder(new ConnectionHolder(newCon), true);
        }

        txObject.getConnectionHolder().setSynchronizedWithTransaction(true);
        con = txObject.getConnectionHolder().getConnection();

        Integer previousIsolationLevel = DataSourceUtils.prepareConnectionForTransaction(con, definition);
        txObject.setPreviousIsolationLevel(previousIsolationLevel);

        // Switch to manual commit if necessary. This is very expensive in some JDBC drivers,
        // so we don't want to do it unnecessarily (for example if we've explicitly
        // configured the connection pool to set it already).
        if (con.getAutoCommit()) {
            txObject.setMustRestoreAutoCommit(true);
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Switching JDBC Connection [" + con + "] to manual commit");
            }
            con.setAutoCommit(false);
        }
        txObject.getConnectionHolder().setTransactionActive(true);

        int timeout = determineTimeout(definition);
        if (timeout != TransactionDefinition.TIMEOUT_DEFAULT) {
            txObject.getConnectionHolder().setTimeoutInSeconds(timeout);
        }

        // 若是新的ConnectionHolder，则将它绑定到当前线程中
        // Bind the session holder to the thread.
        if (txObject.isNewConnectionHolder()) {
            TransactionSynchronizationManager.bindResource(getDataSource(), txObject.getConnectionHolder());
        }
    }

    catch (Throwable ex) {
        if (txObject.isNewConnectionHolder()) {
            DataSourceUtils.releaseConnection(con, this.dataSource);
            txObject.setConnectionHolder(null, false);
        }
        throw new CannotCreateTransactionException("Could not open JDBC Connection for transaction", ex);
    }
}
/**
 * Bind the given resource for the given key to the current thread.
 * @param key the key to bind the value to (usually the resource factory)
 * @param value the value to bind (usually the active resource object)
 * @throws IllegalStateException if there is already a value bound to the thread
 * @see ResourceTransactionManager#getResourceFactory()
 */
public static void bindResource(Object key, Object value) throws IllegalStateException {        //key：通常指资源工厂，也就是connection工厂，value：通常指活动的资源，也就是活动的ConnectionHolder
    
    // 必要时unwrap给定的连接池; 否则按原样返回给定的连接池。
    Object actualKey = TransactionSynchronizationUtils.unwrapResourceIfNecessary(key);
    Assert.notNull(value, "Value must not be null");
    Map<Object, Object> map = resources.get();
    // set ThreadLocal Map if none found   如果ThreadLocal Map不存在则新建，并将其设置到resources中
    // private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources = new NamedThreadLocal<Map<Object, Object>>("Transactional resources");
　　// 这就到了ThreadLocal流程了
    if (map == null) {
        map = new HashMap<Object, Object>();
        resources.set(map);
    }
    Object oldValue = map.put(actualKey, value);
    // Transparently suppress a ResourceHolder that was marked as void...
    if (oldValue instanceof ResourceHolder && ((ResourceHolder) oldValue).isVoid()) {
        oldValue = null;
    }
    if (oldValue != null) {
        throw new IllegalStateException("Already value [" + oldValue + "] for key [" +
                actualKey + "] bound to thread [" + Thread.currentThread().getName() + "]");
    }
    if (logger.isTraceEnabled()) {
        logger.trace("Bound value [" + value + "] for key [" + actualKey + "] to thread [" +
                Thread.currentThread().getName() + "]");
    }
}

总结

  1. ThreadLocal能解决的问题，那肯定不是共享变量(多线程并发)问题，只是看起来有些像并发；像火车票、电影票这样的真正的共享变量的问题用ThreadLocal是解决不了的，同一时间，同一趟车的同一个座位，你敢用ThreadLocal来解决吗？

  2. 每个Thread维护一个ThreadLocalMap映射表，这个映射表的key是ThreadLocal实例本身，value是真正需要存储的Object

  3. druid连接池用的是数组来存放的connectionHolder，不是我认为的list，connectionHolder从线程中解绑后，归还到数组连接池中；connectionHolder是connection的封装

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