【多线程开发 2】从代码到实战TransmittableThreadLocal

本文将从以下几个点讲解TransmittableThreadLocal(为了方便写以下简称ttl)：

前身
是什么？
可以用来做什么？
源码原理
实战

前身

ThreadLocal

要了解ttl就要先了解Java自带的类ThreadLocal，threadlocal是作为当前线程中属性ThreadLocalMap集合中的某一个Entry的key值Entry（threadlocl,value），虽然不同的线程之间threadlocal这个key值是一样，但是不同的线程所拥有的ThreadLocalMap是独一无二的，，用于存储一些线程不安全的公共变量，通过"给每一个线程一个线程不安全的变量的拷贝"，来达到线程安全的目的，就不会出现变量多个线程之间共享的问题。

ThreadLocal 变量通常被private static修饰。当一个线程结束时，它所使用的所有 ThreadLocal 相对的实例副本都可被回收。

InheritableThreadLocal

使用ThreadLocal可以解决线程安全问题，但是也有一定的局限性，比如无法在父子线程之间传递信息，因此InheritableThreadLocal就是JDK为了解决这个问题而创建的

TTL是什么？可以做什么？

在现在开发的情况下肯定是需要复用线程的，如果说InheritableThreadLocal在生成子进程的时候会做信息传递，但是在使用线程池或者其他需要复用线程的地方，由于会不产生新的Thread，而是直接使用空闲的已建成的Thread，所以的话InheritableThreadLocal有时候会不能用，此时可以通过使用TTL解决对应问题。

读取线程间传递的ThreadLocal 值比较麻烦，ThreadLocal 和 InheritableThreadLocal 都没有开放内部的 ThreadLocalMap，不能直接读取。所以TTL继承了InheritableThreadLocal，在每次调用 ThreadLocal的 set/get/remove 等接口的时候，为 Thread 记录到底绑定了哪些需要发生线程间传递的 ThreadLocal 对象。

在创建runnable的时候，TTL会通过holder遍历全部的TTLRunnable快照，看出上下文中有哪些线程上的信息需要进行复制。

TTL的GitHub项目地址：github.com/alibaba/tra...

实战

其中需要使用拦截器辅助实现，需要读者依据相应技术架构自行实现

使用TTL实现MDC日志在多系统之间的信息传输

java 复制代码

public class CustomMdcAdapters implements MDCAdapter {
    private static final int WRITE_OPERATION = 1;
    private static final int MAP_COPY_OPERATION = 2;
    private static CustomMdcAdapters mtcMDCAdapter;

    static {
        mtcMDCAdapter = new CustomMdcAdapters();
        MDC.mdcAdapter = mtcMDCAdapter;
    }

    private final ThreadLocal<Map<String, String>> copyOnInheritThreadLocal = new TransmittableThreadLocal<>();
    
    private final ThreadLocal<Integer> lastOperation = new ThreadLocal<>();

    public static MDCAdapter getInstance() {
        return mtcMDCAdapter;
    }

    private static boolean wasLastOpReadOrNull(Integer lastOp) {
        return lastOp == null || lastOp == MAP_COPY_OPERATION;
    }

    private Integer getAndSetLastOperation(int op) {
        Integer lastOp = lastOperation.get();
        lastOperation.set(op);
        return lastOp;
    }

    private Map<String, String> duplicateAndInsertNewMap(Map<String, String> oldMap) {
        Map<String, String> newMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>(16));
        if (oldMap != null) {
            // we don't want the parent thread modifying oldMap while we are
            // iterating over it
            synchronized (oldMap) {
                newMap.putAll(oldMap);
            }
        }

        copyOnInheritThreadLocal.set(newMap);
        return newMap;
    }

    @Override
    public void put(String key, String val) {
        if (key == null) {
            throw new IllegalArgumentException("key cannot be null");
        }

        Map<String, String> oldMap = copyOnInheritThreadLocal.get();
        Integer lastOp = getAndSetLastOperation(WRITE_OPERATION);

        if (wasLastOpReadOrNull(lastOp) || oldMap == null) {
            Map<String, String> newMap = duplicateAndInsertNewMap(oldMap);
            newMap.put(key, val);
        } else {
            oldMap.put(key, val);
        }
    }

    @Override
    public void remove(String key) {
        if (key == null) {
            return;
        }
        Map<String, String> oldMap = copyOnInheritThreadLocal.get();
        if (oldMap == null) {
            return;
        }

        Integer lastOp = getAndSetLastOperation(WRITE_OPERATION);

        if (wasLastOpReadOrNull(lastOp)) {
            Map<String, String> newMap = duplicateAndInsertNewMap(oldMap);
            newMap.remove(key);
        } else {
            oldMap.remove(key);
        }

    }

    @Override
    public void clear() {
        lastOperation.set(WRITE_OPERATION);
        copyOnInheritThreadLocal.remove();
    }

    @Override
    public String get(String key) {
        final Map<String, String> map = copyOnInheritThreadLocal.get();
        if ((map != null) && (key != null)) {
            return map.get(key);
        } else {
            return null;
        }
    }

    public Map<String, String> getPropertyMap() {
        lastOperation.set(MAP_COPY_OPERATION);
        return copyOnInheritThreadLocal.get();
    }

    public Set<String> getKeys() {
        Map<String, String> map = getPropertyMap();

        if (map != null) {
            return map.keySet();
        } else {
            return null;
        }
    }

    @Override
    public Map<String, String> getCopyOfContextMap() {
        Map<String, String> hashMap = copyOnInheritThreadLocal.get();
        if (hashMap == null) {
            return null;
        } else {
            return new HashMap<>(hashMap);
        }
    }

    @Override
    public void setContextMap(Map<String, String> contextMap) {
        lastOperation.set(WRITE_OPERATION);

        Map<String, String> newMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>(16));
        newMap.putAll(contextMap);

        copyOnInheritThreadLocal.set(newMap);
    }
}

使用TTL帮助实现web服务中的用户信息传输

java 复制代码

public final class ContextsUtils {
    private ContextsUtils() {
    }

    private static final ThreadLocal<Map<String, String>> THREAD_LOCAL = new TransmittableThreadLocal<>();

    public static void putAll(Map<String, String> map) {
        map.forEach(ContextsUtils::set);
    }

    public static void set(String key, Object value) {
        Map<String, String> map = getLocalMap();
        map.put(key, value == null ? StrPool.EMPTY : value.toString());
    }

    public static <T> T get(String key, Class<T> type) {
        Map<String, String> map = getLocalMap();
        return Convert.convert(type, map.get(key));
    }

    public static <T> T get(String key, Class<T> type, Object def) {
        Map<String, String> map = getLocalMap();
        return Convert.convert(type, map.getOrDefault(key, String.valueOf(def == null ? StrPool.EMPTY : def)));
    }
    
    public static Map<String, String> getLocalMap() {
        Map<String, String> map = THREAD_LOCAL.get();
        if (map == null) {
            map = new ConcurrentHashMap<>(10);
            THREAD_LOCAL.set(map);
        }
        return map;
    }
    /**
     * 其他get/set各种信息需要读者依据业务自行实现。。。
     */
    
    
}