Java并发编程（七）线程封闭

当访问共享的可变数据时，通常需要使用同步。一种避免使用同步的方式就是不共享数据。

如果仅在单线程内访问数据，就不需要同步。这种技术被称为线程封闭（Thread Confinement），它是实现线程安全最简单的方式之一。当某个对象封闭在一个线程中时，这种用法将自动实现安全性，即使被封闭的对象本身不是线程安全的。

Swing中大量使用线程封闭技术将可视化组件和数据模型封闭到Swing的事件分发线程中实现线程安全性。

另一个常见的例子是JDBC（Java Database Connectivity）的Connection对象。JDBC并没有要求Connection是线程安全的对象。在典型的服务器应用程序中，线程从线程池中获取一个Connection对象，并且用该对象来处理请求，使用完之后再返回给连接池。由于大多数的请求都是由单个线程采用同步的方式来处理，并且在Connection对象返回之前，连接池不会再将它分配给其他线程，相当于隐式地将Connection对象封闭在线程中。

Java并没强制规定某个变量必须由锁保护，也没有强制把某个对象封闭在线程中。线程封闭是在程序设计中的一个考虑因素，必须由程序去实现。

Java语言提供了一些机制来帮助维持线程的封闭性，例如局部变量和ThreadLocal类。

Ad-hoc线程封闭

Ad-hoc线程封闭是指，维护线程封闭性的职责完全由程序来承担。

在volatile变量上存在一种特殊的线程封闭。只要你能确保只有单个线程对共享的volatile变量执行写入操作，那么就可以安全地在这些共享的volatile变量上执行"读取—修改—写入"的操作。这种情况下相当于将修改操作封闭在单个线程中以防止发生竞态条件，并且volatile的可见性还确保其他的线程能看到最新的值。

栈封闭

局部变量的固有属性之一就是封闭在执行的线程中。它们位于执行线程的栈中，其他线程无法访问这个栈。栈封闭不要与核心类库中的ThreadLocal混淆。

栈内的基本数据类型不会被发布出去，但是对象被发布出去了，那么封闭性将被破坏。如果在线程内部使用了非线程安全的对象，那么该对象仍然是线程安全的。

ThreadLocal类

维持线程封闭性一种更规范的方法是使用ThreadLocal，这个类能使线程中的某个值与保存值的对象关联起来。ThreadLocal提供了get与set等访问接口或方法，这些方法为每个使用改变量的线程都存有一份独立的副本，因此get总是返回由当前执行线程在调用set时设置的最新值。

ThreadLocal对象通常用于防止对可变的单实例变量（Singleton）或全局变量进行共享。

在单线程应用程序中可能会维持一个全局的数据库连接，并在程序启动的时候初始化这个连接对象，从而避免在调用每个方法时都要传递一个Connection对象。当多个线程在没有协同的情况下就使用全局变量，就不是线程安全的。通过将JDBC的连接保存到ThreadLocal对象中，每个线程都会拥有属于自己的连接。

如果需要频繁执行的操作需要一个临时的对象，例如一个缓冲区，又希望避免每次执行时重新分配该临时对象，就可以使用这项技术。而不是使用共享的静态缓冲区（这个需要锁机制）。