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增加 ThreadLocal 异步线程场景下值传递内容
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Snailclimb authored Dec 17, 2024
2 parents 1003ddf + 6d35f83 commit 0f9d4cc
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68 changes: 68 additions & 0 deletions docs/java/concurrent/java-concurrent-questions-03.md
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Expand Up @@ -141,6 +141,74 @@ static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
1. 在使用完 `ThreadLocal` 后,务必调用 `remove()` 方法。 这是最安全和最推荐的做法。 `remove()` 方法会从 `ThreadLocalMap` 中显式地移除对应的 entry,彻底解决内存泄漏的风险。 即使将 `ThreadLocal` 定义为 `static final`,也强烈建议在每次使用后调用 `remove()`
2. 在线程池等线程复用的场景下,使用 `try-finally` 块可以确保即使发生异常,`remove()` 方法也一定会被执行。

### 如何跨线程传递 ThreadLocal 的值?

由于 `ThreadLocal` 的变量值存放在 `Thread` 里,而父子线程属于不同的 `Thread` 的。因此在异步场景下,父子线程的 `ThreadLocal` 值无法进行传递。

如果想要在异步场景下传递 `ThreadLocal` 值,有两种解决方案:

- `InheritableThreadLocal``InheritableThreadLocal` 是 JDK1.2 提供的工具,继承自 `ThreadLocal` 。使用 `InheritableThreadLocal` 时,会在创建子线程时,令子线程继承父线程中的 `ThreadLocal` 值,但是无法支持线程池场景下的 `ThreadLocal` 值传递。
- `TransmittableThreadLocal``TransmittableThreadLocal` (简称 TTL) 是阿里巴巴开源的工具。`TTL` 可以在线程池的场景下支持 `ThreadLocal` 值传递。

#### `InheritableThreadLocal` 原理扩展

`InheritableThreadLocal` 实现了创建异步线程时,继承父线程 `ThreadLocal` 值的功能。该类是 JDK 团队提供的,通过改造 JDK 源码包中的 `Thread` 类来实现创建线程时,`ThreadLocal` 值的传递。

**`InheritableThreadLocal` 的值存储在哪里?**

`Thread` 类中添加了一个新的 `ThreadLocalMap` ,命名为 `inheritableThreadLocals` ,该变量用于存储需要跨线程传递的 `ThreadLocal` 值。如下:

```JAVA
class Thread implements Runnable {
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
}
```

**如何完成 `ThreadLocal` 值的传递?**

通过改造 `Thread` 类的构造方法来实现,在创建 `Thread` 线程时,拿到父线程的 `inheritableThreadLocals` 变量赋值给子线程即可。相关代码如下:

```JAVA
// Thread 的构造方法会调用 init() 方法
private void init(/* ... */) {
// 1、获取父线程
Thread parent = currentThread();
// 2、将父线程的 inheritableThreadLocals 赋值给子线程
if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
this.inheritableThreadLocals =
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
}
```

#### `TransmittableThreadLocal` 原理扩展

JDK 默认没有支持线程池场景下 `ThreadLocal` 值传递的功能,因此阿里巴巴开源了一套工具 `TransmittableThreadLocal` 来实现该功能。

阿里巴巴无法改动 JDK 的源码,因此他内部通过 **装饰器模式** 在原有的功能上做增强,以此来实现线程池场景下的 `ThreadLocal` 值传递。

TTL 改造的地方有两处:

- 实现自定义的 `Thread` ,在 `run()` 方法内部做 `ThreadLocal` 变量的赋值操作。

- 基于 **线程池** 进行装饰,在 `execute()` 方法中,不提交 JDK 内部的 `Thread` ,而是提交自定义的 `Thread`

如果想要查看相关源码,可以引入 Maven 依赖进行下载。

```XML
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>transmittable-thread-local</artifactId>
<version>2.12.0</version>
</dependency>
```

#### 相关应用场景

**线上服务压测** 场景下,会使用 `ThreadLocal` 存储压测标记,来区分压测流量和线上真实流量。

如果使用默认的 `ThreadLocal` ,就会导致在异步线程、线程池场景下, `ThreadLocal` 存储的压测标记丢失,从而造成比较严重的后果。

## 线程池

### 什么是线程池?
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