InheritableThreadLocal异步传递数据实现原理

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InheritableThreadLocal异步传递数据实现原理
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由于上次主要分析如何解决异步获取不到Session问题,所以没有展开分析留下的那个思考题:使用InheritableThreadLocal传递Session,为什么说使用线程池不一定能获取到Session,而不是一定获取不到?《如图,解决异步线程获取不到Session问题
Java中,一个Java线程就是一个操作系统线程,创建一个线程需要通过new Thread创建,由JVMThread绑定操作系统线程,即便是使用线程池,也需要通过new Thread创建线程。
Thread类有两个ThreadLocal字段:
public class Thread implements Runnable {
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
}
InheritableThreadLocalThreadLocal的子类,本质上就是一个ThreadLocal
Thread类中,threadLocalsinheritableThreadLocals都是线程对象私有的,只能通过当前线程对象写入和获取数据,只是Thread会将写入inheritableThreadLocals的数据传递给子线程的inheritableThreadLocals
当我们往ThreadLocal或者InheritableThreadLocal写入数据时,写入过程为:
  • 1、ThreadLocal或者InheritableThreadLocal先调用Thread#currentThread静态方法获取当前线程的Thread对象;

  • 2、获取Thread对象的threadLocals或者inheritableThreadLocals

  • 3、将ThreadLocal或者InheritableThreadLocal对象作为key,将数据写入到当前Thread对象的threadLocals或者inheritableThreadLocals字段中。

因此,ThreadthreadLocalsinheritableThreadLocalskeyThreadLocal或者InheritableThreadLocal实例,value是写入的数据。
关于threadLocals我在前面一篇《反向理解ThreadLocal,或许这样更容易理解》已经详细介绍过了,本篇重点分析inheritableThreadLocals是如何传递给子线程的。
默认情况下,当我们使用new Thread()创建一个线程时,在Thread的构造方法中会通过Thread#currentThread获取当前线程,将当前线程作为新创建线程的父线程,所以就有了父子线程关系。
无论使用哪个重载的构造方法创建Thread,都会在构造方法中调用init方法完成初始化为Thread字段赋值,而init方法中有这样一段代码:
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize, AccessControlContext acc,
boolean inheritThreadLocals)
{
......
if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
this.inheritableThreadLocals =
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
......
}
init方法中,由于inheritThreadLocals参数默认为true,所以只要父线程的inheritableThreadLocals字段不为空,就copy一份父线程的inheritableThreadLocals给当前创建的线程对象,这就实现了将父线程的inheritableThreadLocals存储的数据传递给子线程。
使用InheritableThreadLocal我们不得不考虑的问题:内存泄漏。
ThreadLocal.ThreadLocalMap使用数组存储元素,与HashMap不同,它通过开放定址法解决hash冲突,不存在链表,通过动态扩容数组可无限存储元素,数组元素的类型为Entry
当我们往ThreadLocal.ThreadLocalMap写入一个key-value时,ThreadLocalMapkeyvalue包装成一个Entry,并通过keyhashcode值计算索引值,将Entry放到数组中。
ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry类的源码如下:
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
虽然key为弱引用的ThreadLocal,当ThreadLocal释放时,Entrykey变为null,但由于value还在,如果Thread不释放,那么Entry也就不会被垃圾收集器回收。
但如果线程是临时创建的,在方法中创建且没有被其它地方引用,当线程执行完成时就会被JVM销毁,在线程实际退出之前由JVM调用线程的exit方法给线程对象完成清理。exit方法部分源码如下。
private void exit() {
......
threadLocals = null;
inheritableThreadLocals = null;
......
}
因此,只要Thread对象的exit方法被调用,就不会存在内存泄漏问题。只要线程用完就销毁,那么使用InheritableThreadLocal,在子线程中不需要调用InheritableThreadLocalremove方法也不会存在内存泄漏的可能。
比如我们在项目中使用InheritableThreadLocal实现将Session传递给子线程:
@GetMapping("/test")
public SsoUser test() {
// 获取登录用户
SsoUser ssoUser = SsoUserManager.curLoggedUser();
System.out.println(ssoUser.getUserCode());
// 支持子线程传递
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(100);
SsoUser ssoUser2 = SsoUserManager.curLoggedUser();
System.out.println(ssoUser2.getUserCode());
} catch (InterruptedException e) {
}
}).start();
return ssoUser;
}
在此案例中,由于子线程只临时创建的,所以我们不需要在子线程中调用InheritableThreadLocalremove方法,只需要在父线程调用一次remove方法,因为tomcatwork线程是不会在一次请求结束后就销毁的。
现在我们已经知道了InheritableThreadLocal是如何实现将数据传递给子线程的,思考题的答案也就有了一半:由于InheritableThreadLocal只能将线程上下文传递给当前线程创建的子线程,所以只有线程池中的线程是由当前线程创建的才能够传递。
但要知道另一半答案我们还需要从线程池中寻找。
使用不同参数构建的线程池不同,常见的有单线程的线程池、只有固定数量核心线程的线程池、有固定数量核心线程和非核心线程的线程池、只有非核心线程的线程池。
线程池的几个构造参数说明如下:
  • corePoolSize:核心线程数,不会被释放的线程数量(设置allowCoreThreadTimeOutture时例外);

  • maximumPoolSize:线程池的最大线程数,等于核心线程与非核心线程的数量总和;

  • keepAliveTime:非核心线程最大空闲等待时间,在指定空闲时间后如果还没有任务则释放该线程;

  • workQueue:任务队列,当核心线程数用完时,任务被放入队列。

一、线程池是临时线程池
如果线程池是在当前线程创建的,且任务都是由当前线程提交的,线程池用完就消毁了,那么不管是哪种线程池,池中的线程都是由当前线程所创建,在这种场景下,InheritableThreadLocal能够将Context传给给线程池中的任一线程。
二、线程池是全局线程池
如果线程池是全局线程池:
  • 没有核心线程且非核心线程的keepAliveTime等于0:线程都是用到才创建,且由于keepAliveTime等于0,线程用完可能就释放了,在这种场景下,相当于是由当前线程创建子线程执行任务,因此能够实现透传;

  • 没有非核心线程:前(核心线程数)个任务的提交都会创建线程,也都是由当前线程创建,所以只有这几个任务的执行是能够正常获取父线程写入InheritableThreadLocal的数据的,后面提交的任务就不知道会被哪个核心线程拉取执行了;

  • 其它:....

因此,如果线程池是全局线程池,那么无论是哪个情况,都不建议使用InheritableThreadLocal


InheritableThreadLocal异步传递数据实现原理
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