标签:只读 create 启用 设置 protect swa color title 派生
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我们继续来看之前写的例子:
private static ThreadLocal tl = new ThreadLocal<>(); public static void main(String[] args) throws Exception { tl.set(1); System.out.println(String.format("当前线程名称: %s, main方法内获取线程内数据为: %s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); fc(); new Thread(() -> { fc(); }).start(); Thread.sleep(1000L); //保证下面fc执行一定在上面异步代码之后执行 fc(); //继续在主线程内执行,验证上面那一步是否对主线程上下文内容造成影响 } private static void fc() { System.out.println(String.format("当前线程名称: %s, fc方法内获取线程内数据为: %s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); }
输出为:
当前线程名称: main, main方法内获取线程内数据为: 1 当前线程名称: main, fc方法内获取线程内数据为: 1 当前线程名称: Thread-0, fc方法内获取线程内数据为: null 当前线程名称: main, fc方法内获取线程内数据为: 1
我们会发现,父线程的本地变量是无法传递给子线程的,这当然是正常的,因为线程本地变量来就不应该相互有交集,但是有些时候,我们的确是需要子线程里仍然可以获取到父线程里的本地变量,现在就需要借助TL(ThreadLocal)的一个子类:InheritableThreadLocal(下面简称ITL),来完成上述要求 现在我们将例子里的
private static ThreadLocal tl = new ThreadLocal<>();
改为:
private static ThreadLocal tl = new InheritableThreadLocal<>();
然后我们再来运行下结果:
当前线程名称: main, main方法内获取线程内数据为: 1 当前线程名称: main, fc方法内获取线程内数据为: 1 当前线程名称: Thread-0, fc方法内获取线程内数据为: 1 当前线程名称: main, fc方法内获取线程内数据为: 1
可以发现,子线程里已经可以获得父线程里的本地变量了。
结合之前讲的TL的实现,简单理解起来并不难,基本可以认定,是在创建子线程的时候,父线程的ThreadLocalMap(下面简称TLMap)里的值递给了子线程,子线程针对上述tl对象持有的k-v进行了copy,其实这里不是真正意义上对象copy,只是给v的值多了一条子线程TLMap的引用而已,v的值在父子线程里指向的均是同一个对象,因此任意线程改了这个值,对其他线程是可见的,为了验证这一点,我们可以改造以上测试代码:
private static ThreadLocal tl = new InheritableThreadLocal<>(); private static ThreadLocal tl2 = new InheritableThreadLocal<>(); public static void main(String[] args) throws Exception { tl.set(1); Hello hello = new Hello(); hello.setName("init"); tl2.set(hello); System.out.println(String.format("当前线程名称: %s, main方法内获取线程内数据为: tl = %s,tl2.name = %s", Thread.currentThread().getName(), tl.get(), tl2.get().getName())); fc(); new Thread(() -> { Hello hello1 = tl2.get(); hello1.setName("init2"); fc(); }).start(); Thread.sleep(1000L); //保证下面fc执行一定在上面异步代码之后执行 fc(); //继续在主线程内执行,验证上面那一步是否对主线程上下文内容造成影响 } private static void fc() { System.out.println(String.format("当前线程名称: %s, fc方法内获取线程内数据为: tl = %s,tl2.name = %s", Thread.currentThread().getName(), tl.get(), tl2.get().getName())); }
输出结果为:
当前线程名称: main, main方法内获取线程内数据为: tl = 1,tl2.name = init 当前线程名称: main, fc方法内获取线程内数据为: tl = 1,tl2.name = init 当前线程名称: Thread-0, fc方法内获取线程内数据为: tl = 1,tl2.name = init2 当前线程名称: main, fc方法内获取线程内数据为: tl = 1,tl2.name = init2
可以确认,子线程里持有的本地变量跟父线程里那个是同一个对象。
通过上述的测试代码,基本可以确定父线程的TLMap被传递到了下一级,那么我们基本可以确认ITL是TL派生出来专门解决线程本地变量父传子问题的,那么下面通过源码来分析一下ITL到底是怎么完成这个操作的。
先来了解下Thread类,上节说到,其实最终线程本地变量是通过TLMap存储在Thread对象内的,那么来看下Thread对象内关于TLMap的两个属性:
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
Thread类里其实有两个TLMap属性,第一个就是普通TL对象为其赋值,第二个则由ITL对象为其赋值,来看下TL的set方法的实现,这次针对该方法介绍下TL子类的相关方法实现:
// TL的set方法,如果是子类的实现,那么获取(getMap)和初始化赋值(createMap)都是ITL对象里的方法 // 其余操作不变(因为hash计算、查找、扩容都是TLMap里需要做的,这里子类ITL只起到一个为Thread对象里哪个TLMap属性赋值的作用) public void set(T value) { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocal.ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) map.set(this, value); else createMap(t, value); } // ITL里getMap方法的实现 ThreadLocal.ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.inheritableThreadLocals; //返回的其实是Thread对象的inheritableThreadLocals属性 } // ITL里createMap方法的实现 void createMap(Thread t, T firstValue) { // 也是给Thread的inheritableThreadLocals属性赋值 t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocal.ThreadLocalMap(this, firstValue); }
而inheritableThreadLocals里的信息通过Thread的init方法是可以被传递下去的:
// 初始化一个Thread对象时的代码段(Thread类的init方法) Thread parent = currentThread(); if (parent.inheritableThreadLocals != null){ //可以看到,如果父线程存在inheritableThreadLocals的时候,会赋值给子线程(当前正在被初始化的线程) // 利用父线程的TLMap对象,初始化一个TLMap,赋值给自己的inheritableThreadLocals(这就意味着这个TLMap里的值会一直被传递下去) this.inheritableThreadLocals = ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals); } // 看下TL里对应的方法 static ThreadLocal.ThreadLocalMap createInheritedMap(ThreadLocal.ThreadLocalMap parentMap) { return new ThreadLocal.ThreadLocalMap(parentMap); //这里就开始初始化TLMap对象了 } // 根据parentMap来进行初始化子线程的TLMap对象 private ThreadLocalMap(ThreadLocal.ThreadLocalMap parentMap) { ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry[] parentTable = parentMap.table; //拿到父线程里的哈希表 int len = parentTable.length; setThreshold(len); // 设置阈值(具体方法参考上一篇) table = new ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry[len]; for (int j = 0; j < len; j++) { ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry e = parentTable[j]; //将父线程里的Entry取出 if (e != null) { @SuppressWarnings("unchecked") ThreadLocal<Object> key = (ThreadLocal<Object>) e.get(); //获取key if (key != null) { Object value = key.childValue(e.value); //获取value ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry c = new ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry(key, value); //根据k-v重新生成一个Entry int h = key.threadLocalHashCode & (len - 1); //计算哈希值 while (table[h] != null) h = nextIndex(h, len); //线性探查解决哈希冲突问题(具体方法参考上一篇) table[h] = c; //找到合适的位置后进行赋值 size++; } } } } // ITL里的childValue的实现 protected T childValue(T parentValue) { return parentValue; //直接将父线程里的值返回 }
看过上述代码后,现在关于ITL的实现我们基本上有了清晰的认识了,根据其实现性质,可以总结出在使用ITL时可能存在的问题:
写在前面:这里讨论的线程不安全对象不包含Integer等类型,因为这种对象被重新赋值,变掉的是整个引用,这里说的是那种不改变对象引用,直接可以修改其内容的对象(典型的就是自定义对象的set方法)
如果说线程本地变量是只读变量不会受到影响,但是如果是可写的,那么任意子线程针对本地变量的修改都会影响到主线程的本地变量(本质上是同一个对象),参考上面的第三个例子,子线程写入后会覆盖掉主线程的变量,也是通过这个结果,我们确认了子线程TLMap里变量指向的对象和父线程是同一个。
按照上述实现,在使用线程池的时候,ITL会完全失效,因为父线程的TLMap是通过init一个Thread的时候进行赋值给子线程的,而线程池在执行异步任务时可能不再需要创建新的线程了,因此也就不会再传递父线程的TLMap给子线程了。
针对上述2,我们来做个实验,来证明下猜想:
// 为了方便观察,我们假定线程池里只有一个线程 private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1); private static ThreadLocal tl = new InheritableThreadLocal<>(); public static void main(String[] args) { tl.set(1); System.out.println(String.format("线程名称-%s, 变量值=%s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); executorService.execute(()->{ System.out.println(String.format("线程名称-%s, 变量值=%s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); }); executorService.execute(()->{ System.out.println(String.format("线程名称-%s, 变量值=%s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); }); System.out.println(String.format("线程名称-%s, 变量值=%s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); }
输出结果为:
线程名称-main, 变量值=1 线程名称-pool-1-thread-1, 变量值=1 线程名称-main, 变量值=1 线程名称-pool-1-thread-1, 变量值=1
会发现,并没有什么问题,和我们预想的并不一样,原因是什么呢?因为线程池本身存在一个初始化的过程,第一次使用的时候发现里面的线程数(worker数)少于核心线程数时,会进行创建线程,既然是创建线程,一定会执行Thread的init方法,参考上面提到的源码,在第一次启用线程池的时候,类似做了一次new Thread的操作,因此是没有什么问题的,父线程的TLMap依然可以传递下去。
现在我们改造下代码,把tl.set(1)改到第一次启用线程池的下面一行,然后再看看:
public static void main(String[] args) throws Exception{ System.out.println(String.format("线程名称-%s, 变量值=%s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); executorService.execute(()->{ System.out.println(String.format("线程名称-%s, 变量值=%s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); }); tl.set(1); // 等上面的线程池第一次启用完了,父线程再给自己赋值 executorService.execute(()->{ System.out.println(String.format("线程名称-%s, 变量值=%s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); }); System.out.println(String.format("线程名称-%s, 变量值=%s", Thread.currentThread().getName(), tl.get())); }
输出结果为:
线程名称-main, 变量值=null 线程名称-main, 变量值=1 线程名称-pool-1-thread-1, 变量值=null 线程名称-pool-1-thread-1, 变量值=null
很明显,第一次启用时没有递进去的值,在后续的子线程启动时就再也传递不进去了。
但是,在实际项目中我们大多数采用线程池进行做异步任务,假如真的需要传递主线程的本地变量,使用ITL的问题显然是很大的,因为是有极大可能性拿不到任何值的,显然在实际项目中,ITL的位置实在是尴尬,所以在启用线程池的情况下,不建议使用ITL做值传递。为了解决这种问题,阿里做了transmittable-thread-local(TTL)来解决线程池异步值传递问题,下一篇,我们将会分析TTL的用法及原理。
转:ThreadLocal系列(二)-InheritableThreadLocal的使用及原理解析
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