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ThreadLocal的进化——InheritableThreadLocal

 4 years ago
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之前有介绍过 ThreadLocal，JDK 后来针对此做了一个升级版本 InheritableThreadLocal，今天就来好好介绍下。

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为什么要升级

首先我们来想想，为什么要升级？这就要说起 ThreadLocal 的功能了。

我们知道，ThreadLocal 设计初衷是为了在多线程环境下，针对每一个线程能有一个自己的副本，这样可以在一定程度上解决多线程并发修改的问题。但是，我们可以在此基础上做一个拓展，比如 context ，我们可以利用 ThreadLocal 针对每一个线程都有一个自己的上下文，一般都是写成 ThreadLocal<Context> ，这样在这个线程上做的所有修改都可以被大家利用到。

此时设想一下，假如我们新建一个子线程，那这个子线程可以获取到父线程的 context 吗？理论上希望可以达成这样的效果，实际上呢？让我们看看： 

public class ThreadLocalContext {

    private static ThreadLocal<Context> context = new ThreadLocal<>();

    static class Context {

        String name;

        int value;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        context.name = "mainName";
        context.value = 10;
        ThreadLocalContext.context.set(context);

        Thread childThread = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        Context childContext = ThreadLocalContext.context.get();
                        System.out.println(childContext.name);
                        System.out.println(childContext.value);
                    }
                }
        );
        childThread.start();
    }
}

运行 main 方法之后，直接在子线程中抛错，这样确实符合我们的预期，但如果我们想达到 子线程可以获取到父线程的 context 这样的效果该如何做呢？

首先想到的就是在生成子线程的时候，将父线程 ThreadLocal 里的值传给子线程。这样做虽然能达到效果，但过程比较繁杂，且代码侵入性强。

这个时候就可以用 InheritableThreadLocal 了。

什么是 InheritableThreadLocal

看源码

先让我们看看它的源码，大家不要怕，它的源码很少：

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);
    }
}

首先它继承自 ThreadLocal，那么它其实就是 ThreadLocal 的一个拓展版本，接下来就是这三个方法，其实这三个方法在 ThreadLocal 都是有的，我们来看看：

T childValue(T parentValue) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

除了 childValue 方法在 ThreadLocal 中是抛出异常的，其余两个方法在两个类中都几乎是一样，只是针对的对象不同而已，但 threadLocals 和 inheritableThreadLocals 都是 ThreadLocal.ThreadLocalMap 类型，这个在之前的文章中有说过，就是一个 key 为 弱引用 的 Entry，这个倒不是重点。

我们再来看看 inheritableThreadLocals 是在何时被初始化的，从源码可以得知：

private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize, AccessControlContext acc) {
                // 省略无关代码
                ...
                Thread parent = currentThread();
                ...
                // 省略无关代码
                ...
        if (parent.inheritableThreadLocals != null)
            this.inheritableThreadLocals =
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
                ...
        }

当我们通过父线程调用 Thread 的构造方法生成一个子线程时，其构造方法最终会调用这个 init 方法。从这儿可以看出， inheritableThreadLocals 是来自于父线程的 inheritableThreadLocals，那这样也就解释了为什么 inheritableThreadLocals 支持在子线程中使用父线程中存储的变量。

如何使用

让我们还是回到上文提到的 context 的例子，用 InheritableThreadLocal 进行改造：

public class ThreadLocalContext {

    private static InheritableThreadLocal<Context> context = new InheritableThreadLocal<>();

    static class Context {

        String name;

        int value;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        context.name = "mainName";
        context.value = 10;
        ThreadLocalContext.context.set(context);

        Thread childThread = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        Context childContext = ThreadLocalContext.context.get();
                        System.out.println(childContext.name);
                        System.out.println(childContext.value);
                    }
                }
        );
        childThread.start();
    }
}

运行后，不仅没有抛出异常，而且在子线程中输出了父线程设置好的值。皆大欢喜！

总结

今天分享了 InheritableThreadLocal，主要是因为周三在携程的分享会上听到了别人谈了这方面的分享，主讲人讲了一个更加普遍的问题，如果我们用线程池提交任务的话，线程池中的线程在执行任务时，如何能够获得提交任务的线程的 context，这时就要用到阿里的开源组件 TTL，我会在之后进行介绍。

加入携程也有1个月了，虽然感受到大公司有不少的弊端，比如沟通难等，但也有不少的优点，比如技术分享会，虽然也是忙里偷闲去参加的，但有了更多和技术相关的可以学习和交流的机会，也挺好的。

有兴趣的话可以访问我的博客或者关注我的公众号、头条号，说不定会有意外的惊喜。

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