ThreadlLocal詳解

1、ThreadlLocal

簡介：ThreadLocal提供線程的局部變量，每個線程都可以通過get()和set()對局部變量進行操作而不會對其他線程的局部變量產生影響，實現了線程之間的數據隔離。e.g. 數據庫的連接池管理。

原理：

每個Thread維護着一個ThreadLocalMap的引用
ThreadLocalMap是ThreadLocal的內部類，用Entry來進行存儲
調用ThreadLocal的set()方法時，實際上就是往ThreadLocalMap設置值，key是ThreadLocal對象，值是傳遞進來的對象
調用ThreadLocal的get()方法時，實際上就是往ThreadLocalMap獲取值，key是ThreadLocal對象
ThreadLocal本身並不存儲值，它只是作爲一個key來讓線程從ThreadLocalMap獲取value。

public void set(T value) {
		// 得到當前線程對象
        Thread t = Thread.currentThread();
		// 這裏獲取ThreadLocalMap
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
		// 如果map存在，則將當前線程對象t作爲key，要存儲的對象作爲value存到map裏面去
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
}

static class ThreadLocalMap {
        /**
         * The entries in this hash map extend WeakReference, using
         * its main ref field as the key (which is always a
         * ThreadLocal object).  Note that null keys (i.e. entry.get()
         * == null) mean that the key is no longer referenced, so the
         * entry can be expunged from table.  Such entries are referred to
         * as "stale entries" in the code that follows.
         */
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
		//....很長
}

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

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

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null

不足：無法完成父子線程之間的數據傳遞。

2、InheritableThreadLocal

簡介：ThreadLocal的升級版，jdk原生，實現了父子線程之間的數據傳遞。

原理：重新開闢一塊空間（InheritableThreadLocal）用於存儲父子線程共用的數據隔離空間。重寫了ThreadLocal的三個方法，當創建新線程的時候，將父線程的ThreadLocal值拷貝到子線程。

/** 
* 該函數在父線程創建子線程，向子線程複製InheritableThreadLocal變量時使用 
*/
protected T childValue(T parentValue) { 
  return parentValue; 
}
/** 
* 由於重寫了getMap，操作InheritableThreadLocal時， 
* 將隻影響Thread類中的inheritableThreadLocals變量， 
* 與threadLocals變量不再有關係 
*/ 
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
  return t.inheritableThreadLocals; 
}
/** 
* 類似於getMap，操作InheritableThreadLocal時， 
* 將隻影響Thread類中的inheritableThreadLocals變量， 
* 與threadLocals變量不再有關係 
*/ 
void createMap(Thread t, T firstValue) {
  t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); 
}

public class Thread implements Runnable {
   ......(其他源碼)
    /* 
     * 當前線程的ThreadLocalMap，主要存儲該線程自身的ThreadLocal
     */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

    /*
     * InheritableThreadLocal，自父線程集成而來的ThreadLocalMap，
     * 主要用於父子線程間ThreadLocal變量的傳遞
     * 本文主要討論的就是這個ThreadLocalMap
     */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
    ......(其他源碼)
}
/**
	* 初始化一個線程.
	* 此函數有兩處調用，
	* 1、上面的 init()，不傳AccessControlContext，inheritThreadLocals=true
	* 2、傳遞AccessControlContext，inheritThreadLocals=false
	*/
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                     long stackSize, AccessControlContext acc,
                      boolean inheritThreadLocals) {
        ......（其他代碼）

        if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
            this.inheritableThreadLocals =
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);

        ......（其他代碼）
}

不足：無法完成線程池間的數據傳遞。

3、Transmittable-Thread-Local

InheritableThreadLocal value 串位問題的根本原因在於它依賴 Thread 類本身的機制傳遞 value, 而 Thread 類由於其於線程池內 “複用存在” 的形式而導致 InheritableThreadLocal 的機制失效; 所以針對 InheritableThreadLocal 的改進, 突破點就在於如何擺脫對 Thread 類的依賴。

簡介：阿里開源組件，繼承自InheritableThreadLocal，實現了父子線程在線程池中的數據傳遞。

原理：在提交任務給線程池時，將ThreadLocal數據一起提交，相當於重新set一次ThreadLocal，「把任務提交給線程池時的ThreadLocal值傳遞到任務執行時」。

與InheritableThreadLocal類似，單獨搞了一塊空間，維護一個全局的靜態變量holder，存儲所有TransmittableThreadLocal實例

static ThreadLocal<Map<TransmittableThreadLocal<?>, ?>> holder = new ThreadLocal<Map<TransmittableThreadLocal<?>, ?>>() {
    @Override
    protected Map<TransmittableThreadLocal<?>, ?> initialValue() {
        return new WeakHashMap<TransmittableThreadLocal<?>, Object>();
    }
};

提供一個 copy() 方法實時複製所有 TransmittableThreadLocal 實例及其在當前線程的 value

static Map<TransmittableThreadLocal<?>, Object> copy() {
    Map<TransmittableThreadLocal<?>, Object> copy = new HashMap<TransmittableThreadLocal<?>, Object>();
    for (TransmittableThreadLocal<?> threadLocal : holder.get().keySet()) {
        copy.put(threadLocal, threadLocal.copyValue());
    }
    return copy;
}

封裝了原始的 Runnable 和 Callable，將當前線程下所有的 TransmittableThreadLocal 實例及其對應的 value, 放到了一個 AtomicReference 包裝的 map 之中, 這樣就完成了由父線程向 Runnable的value 傳遞

private TtlRunnable(Runnable runnable, boolean releaseTtlValueReferenceAfterRun) {
    this.copiedRef = new AtomicReference<Map<TransmittableThreadLocal<?>, Object>>(TransmittableThreadLocal.copy());
    this.runnable = runnable;
    this.releaseTtlValueReferenceAfterRun = releaseTtlValueReferenceAfterRun;
}

關鍵的 run() 方法的處理

public void run() {
    Map<TransmittableThreadLocal<?>, Object> copied = copiedRef.get();
    // 非核心邏輯已省略
    ......
    Map<TransmittableThreadLocal<?>, Object> backup = TransmittableThreadLocal.backupAndSetToCopied(copied);
    try {
        runnable.run();
    } finally {
        TransmittableThreadLocal.restoreBackup(backup);
    }   
}

不足：對hystrix修飾的線程池無效，因爲hytrix做了線程隔離。

參考資料：

ThreadlLocal詳解

1、ThreadlLocal

2、InheritableThreadLocal

3、Transmittable-Thread-Local

虛擬機中類加載機制

設計模式之狀態模式詳解

Kafka到底會不會丟消息

索引背後的數據結構和算法原理

ThreadlLocal詳解

Mac下配置sublime實現LaTeX

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結