从TL、ITL到TT
1、概述ThreadLocal（TL）是Java中一种线程局部变量实现机制，他为每个线程提供一个单独的变量副本，保证多线程场景下，变量的线程安全。经常用于代替参数的显式传递。
InheritableThreadLocal（ITL）是JDK提供的TL增强版，而TransmittableThreadLocal（TTL）是阿里开源的ITL增强版
这些ThreadLocal在不同场景下有不同用途，我们来分析一下：
2、ThreadLocal
ThreadLocal主要的方法有四个：initialValue、set、get、remove
2.1、初始化——initialValule
当线程首次访问该ThreadLocal时（ThreadLocal.get()），会进行初始化赋值。我们常用两种方法初始化ThreadLocal
2.1.1、重写initialValue
ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<String>() {
@Override
protected String initialValue() {
return "";
}
};2.1.2、调用ThreadLocal.withInitial
ThreadLocal<String> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> "");他会创建一个SuppliedThreadLocal内部类
public static <S> ThreadLocal<S> withInitial(Supplier<? extends S> supplier) {
return new SuppliedThreadLocal<>(supplier);
}2.3、取值——get
static final class SuppliedThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {
private final Supplier<? extends T> supplier;
SuppliedThreadLocal(Supplier<? extends T> supplier) {
this.supplier = Objects.requireNonNull(supplier);
}
@Override
protected T initialValue() {
//当该线程首次访问ThreadLocal时，会间接调用lambda表达式初始化
return supplier.get();
}
}2.4、清空——remove
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}3、InheritableThreadLocal
3.1、TL在父子线程场景下存在的问题
我们先来看一个例子
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}打印结果如下，可见子线程的ThreadLocal是初始值，并没有使用父线程修改后的值：
static class ThreadLocalMap {
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
//ThreadLocal的引用是“key”
super(k);
//线程局部变量是value
value = v;
}
}
//Entry数组
//value具体放在哪个index下，是由ThreadLocal的hashCode算出来的
private Entry[] table;
}线程的ThreadLocalMap是首次访问时创建的，所以子线程使用ThreadLocal的时候，会初始化一个新的ThreadLocal，线程局部变量为默认值
⚠️所以，TL不具有遗传性
3.2、ITL的解决方案
为了解决TL子线程遗传性的问题，JDK引入了ITL
他继承ThreadLocal，重写了childValue、getMap、createMap三个方法
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
//1、获取线程的ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
//2、根据ThreadLocal的hashCode，获取对应Entry下的value
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
//3、如果没有赋过值，则初始化
return setInitialValue();
}这里出现了inheritableThreadLocals，他存储的就是从父线程拷贝过来的ThreadLocal，这个值是在父线程首次修改ThreadLocal的时候赋值的，然后在子线程创建时拷贝过来的
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
//会将对应Entry、包括他的key、value手动置null
m.remove(this);
}使用ITL的效果
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ThreadLocal<String> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> "A");
threadLocal.set("B");
Thread thread = new Thread(() -> {
System.out.println("子线程ThreadLocal：" + threadLocal.get());
}, "子线程");
thread.start();
thread.join();
}打印结果如下，子线程拷贝了父线程ThreadLocal：
子线程ThreadLocal：A总结一下，ITL解决父子线程遗传性的核心思路是，将可遗传的ThreadLocal放在父线程新的ThreadLocalMap中，在子线程首次使用时进行拷贝
4.、TransmittableThreadLocal
4.1、ITL在线程复用场景下存在的问题
我们再从一个简单的例子说起
public class InheritableThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {
protected T childValue(T parentValue) {
return parentValue;
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.inheritableThreadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
}打印结果如下，子线程在第二次打印时，并没有拷贝父线程的ThreadLocal，使用的还是首次拷贝的值：
子线程ThreadLocal：A父线程修改ThreadLocal为C子线程ThreadLocal：A⚠️可复用的子线程不会感知父线程ThreadLocal的变化
4.2、TTL的解决方案
4.2.1、TTL的使用
TTL在ITL上做了稍微复杂的封装，我们从使用开始了解
引入依赖
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<String>() {
@Override
protected String initialValue() {
return "A";
}
};
threadLocal.set("B");
Thread thread = new Thread(() -> {
System.out.println("子线程ThreadLocal：" + threadLocal.get());
}, "子线程");
thread.start();
thread.join();
}在使用TTL时，线程需要经过TTL封装，线程池同理
子线程ThreadLocal：B打印结果如下，子线程每次都会获取父线程的ThreadLocal
子线程ThreadLocal：A父线程修改ThreadLocal为C子线程ThreadLocal：C子线程修改ThreadLocal为D子线程ThreadLocal：C从使用上看，TTL要求将任务封装，那我们就从ThreadLocal和ExecutorService两部分入手
4.2.2、TTL对ThreadLocal的封装
下面是TTL的取值和赋值逻辑，都涉及一个关键方法addThisToHolder，对应的属性holder会在线程池执行任务时用到
子线程ThreadLocal：B
父线程修改ThreadLocal为C
子线程ThreadLocal：B4.2.3、TTL对任务的封装
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>transmittable-thread-local</artifactId>
<version>latest</version>
</dependency>4.2.3.1、任务构建
TtlRunnable构造方法
这里都是主线程在操作，因为任务是主线程提交的
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
ThreadLocal<String> threadLocal = new TransmittableThreadLocal<String>() {
@Override
protected String initialValue() {
return "A";
}
};
threadLocal.set("B");
ExecutorService executorService = TtlExecutors.getTtlExecutorService(Executors.newFixedThreadPool(1));
executorService.submit(() -> System.out.println("子线程ThreadLocal：" + threadLocal.get())).get();
Thread.sleep(1000);
threadLocal.set("C");
System.out.println("父线程修改ThreadLocal为" + threadLocal.get());
executorService.submit(() -> System.out.println("子线程ThreadLocal：" + threadLocal.get())).get();
Thread.sleep(1000);
executorService.submit(() -> {
threadLocal.set("D");
System.out.println("子线程修改ThreadLocal为" + threadLocal.get());
});
Thread.sleep(1000);
executorService.submit(() -> System.out.println("子线程ThreadLocal：" + threadLocal.get()));
Thread.sleep(1000);
}这里有一个关键属性capturedRef，他是一个原子引用，存了TTL
子线程ThreadLocal：B
父线程修改ThreadLocal为C
子线程ThreadLocal：C
子线程修改ThreadLocal为D
子线程ThreadLocal：C4.2.3.2、任务执行
任务执行的代码如下，在任务执行前回放ThreadLocal，在任务执行后恢复ThreadLocal：
这里都是子线程在操作，因为任务都是子线程执行的
//TransmittableThreadLocal.addThisToHolder()
private void addThisToHolder() {
//InheritableThreadLocal<WeakHashMap<TransmittableThreadLocal<Object>, ?>> holder
if (!holder.get().containsKey(this)) {
//holder是静态变量，他会把TTL存到当前线程的map中
//value是null，他其实是把Map当Set用
//主线程赋值时，会获取主线程的holderMap，然后把TTL存进去
holder.get().put((TransmittableThreadLocal<Object>) this, null);
}
}
@Override
public final void set(T value) {
if (!disableIgnoreNullValueSemantics && null == value) {
remove();
} else {
super.set(value);
//当主线程赋值时，会将自己的TTL放到自己的map中
addThisToHolder();
}
}
@Override
public final T get() {
T value = super.get();
if (disableIgnoreNullValueSemantics || null != value)
addThisToHolder();
return value;
}总结一下，TTL让子线程感知父线程变化的核心思路是，主线程在任务提交时构建ThreadLocal副本，在子线程执行任务时供其使用
⚠️提交和执行任务会对TTL进行若干操作，理论上对性能有一点点影响，官方性能测试结论说损耗可忽略
TTL官方性能测试
作者：京东物流 刘朝永
来源：京东云开发者 自猿其说
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！
页:
[1]