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ThreadLocal父子线程之间的数据传递问题

nonnetta
 nonnetta
发布于 2018/12/16 17:14
字数 1220
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一、问题的提出

在系统开发过程中常使用ThreadLocal进行传递日志的RequestId,由此来获取整条请求链路。然而当线程中开启了其他的线程,此时ThreadLocal里面的数据将会出现无法获取/读取错乱,甚至还可能会存在内存泄漏等问题,下面用代码来演示一下这个问题。

普通代码示例:

并行流代码示例:

二、问题的解决

ThreadLocal的子类InheritableThreadLocal其实已经帮我们处理好了,通过这个组件可以实现父子线程之间的数据传递,在子线程中能够父线程中的ThreadLocal本地变量。

三、源码的分析

可以看出InheritableThreadLocal继承自ThreadLocal,并重写了三个相关方法。

再回来过来看ThreadLocal的源码:

我们发现InheritableThreadLocal中createMap,以及getMap方法处理的对象不一样了,其中在ThreadLocal中处理的是threadLocals,而InheritableThreadLocal中的是inheritableThreadLocals,我们再顺藤摸瓜看一下Thread对象的处理,其中在init源码中我们看到这么一段代码:

代码的意思是在Thread获取先父亲线程parent(即要创建子线程的当前这个线程)。当父亲线程中对inherThreadLocals进行了赋值,就会把当前线程的本地变量(也就是父线程的inherThreadLocals)进行createInheritedMap方法操作。查看源码createInheritedMap方法,源码可知此操作就是将赋线程的threadLocalMap传递给子线程。

我们写个代码测试一下:

看起来似乎真的是解决了我们无法传递的问题。

四、真的就这么美好么?我们来和线程池搭配一下

测试结果显示两次赋值,得到的结果还是第一次的值!为什么?

其实原因也很简单,我们的线程池会缓存使用过的线程。当线程需要被重复利用的时候,并不会再重新执行init()初始化方法,而是直接使用已经创建过的线程,所以这里的值不会二次产生变化,那么该怎么做到真正的父子线程数据传递呢?

五、真正的解决方案:阿里的transmittable-thread-local了解一下

JDK的InheritableThreadLocal类可以完成父线程到子线程的值传递。但对于使用线程池等会池化复用线程的组件的情况,线程由线程池创建好,并且线程是池化起来反复使用的;这时父子线程关系的ThreadLocal值传递已经没有意义,应用需要的实际上是把任务提交给线程池时的ThreadLocal值传递到任务执行时。

首先分析一下最核心的类:TransmittableThreadLocal

首先TransmittableThreadLocal继承自InheritableThreadLocal,这样可以在不破坏原有InheritableThreadLocal特性的情况下,还能充分使用Thread线程创建过程中执行init方法,从而达到父子线程传递数据的目的。

这里有一个很重要的变量holder:源码如下

1. holder中存放的是InheritableThreadLocal本地变量。

2. WeakHashMap支持存放空置。

主要的几个相关方法:源码如下

1. get方法调用时,先获取父亲的相关数据判断是否有数据,然后在holder中把自身也给加进去。

2. set方法调用时,先在父亲中设置,再本地判断是holder否为删除或者是新增数据。

3. remove调用时,先删除自身,再删除父亲中的数据,删除也是直接以自身this作为变量Key。

采用包装的形式来处理线程池中的线程不会执行初始化的问题,源码如下:

1. 先取得holder。

2. 备份线程本地数据

3. run原先的方法

4. 还原线程本地数据

备份方法:

1. 先获取holder中的数据

2. 进行迭代,数据在captured中不存在,但是holder中存在,说明是后来加进去的,进行删除。

3. 再将captured设置到当前线程中。

还原方法:

1. 先获取holder中的数据

2. backup中不存在,holder中存在,说明是后面加进去的,进行删除还原操作。

3. 再将backup设置到当前线程中。

六、几个典型场景例子。

  1. 分布式跟踪系统

  2. 日志收集记录系统上下文

  3. 应用容器或上层框架跨应用代码给下层SDK传递信息

项目地址:https://github.com/alibaba/transmittable-thread-local

© 著作权归作者所有

nonnetta
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