多线程 - 父线程向子线程传值方案探讨

本文主要是介绍多线程 - 父线程向子线程传值方案探讨，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1 . ThreadLocal

测试代码：

public class TestThreadLocal {public static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();public static void main(String[] args) {//设置线程变量threadLocal.set("hello world");Thread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run( ) {//子线程输出线程变量的值System.out.println("thread:"+threadLocal.get());}});thread.start();// 主线程输出线程变量的值System.out.println("main:"+threadLocal.get());}
}

输出结果：

main:hello world
thread:null

从上面结果可以看出：同一个ThreadLocal变量在父线程中被设置后，在子线程中是获取不到的；

原因在子线程thread里面调用get方法时当前线程为thread线程，而这里调用set方法设置线程变量的是main线程，两者是不同的线程，自然子线程访问时返回null

为了解决上面的问题，InheritableThreadLocal应运而生，InheritableThreadLocal继承ThreadLocal，其提供一个特性，就是让子线程可以访问在父线程中设置的本地变量，我们上面代码修改为

2. InheritableThreadLocal

测试代码

将上面测试代码用InheritableThreadLocal修改

public class TestInheritableThreadLocal {public static InheritableThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();public static void main(String[] args) {//设置线程变量threadLocal.set("hello world");Thread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run( ) {//子线程输出线程变量的值System.out.println("thread:"+threadLocal.get());}});thread.start();// 主线程输出线程变量的值System.out.println("main:"+threadLocal.get());}
}

输出结果：

main:hello world
thread:hello world

源码分析：

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);}
}

InheritableThreadLocal 重写了childValue，getMap，createMap三个方法
在InheritableThreadLocal中，变量inheritableThreadLocals 替代了threadLocals;

那么如何让子线程可以访问父线程的本地变量。这要从创建Thread的代码说起，打开Thread类的默认构造方法，代码如下：

  public Thread(Runnable target) {init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);}private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,long stackSize, AccessControlContext acc,boolean inheritThreadLocals) {if (name == null) {throw new NullPointerException("name cannot be null");}this.name = name;//获取当前线程Thread parent = currentThread();//如果父线程的 inheritableThreadLocals变量不为nullif (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)//设置子线程inheritThreadLocals变量this.inheritableThreadLocals =
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);/* Stash the specified stack size in case the VM cares */this.stackSize = stackSize;/* Set thread ID */tid = nextThreadID();}

我们看下createInheritedMap代码：

this.inheritableThreadLocals =            ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);

在createInheritedMap内部使用父线程的inheritableThreadLocals变量作为构造方法创建了一个新的ThreadLocalMap变量，然后赋值给子线程的inheritableThreadLocals变量。下面看看ThreadLocalMap的构造函数内部做了什么事情；

private ThreadLocalMap(ThreadLocalMap parentMap) {Entry[] parentTable = parentMap.table;int len = parentTable.length;setThreshold(len);table = new Entry[len];for (int j = 0; j < len; j++) {Entry e = parentTable[j];if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")ThreadLocal<Object> key = (ThreadLocal<Object>) e.get();if (key != null) {Object value = key.childValue(e.value);Entry c = new Entry(key, value);int h = key.threadLocalHashCode & (len - 1);while (table[h] != null)h = nextIndex(h, len);table[h] = c;size++;}}}}

InheritableThreadLocal 类通过重写下面代码

 ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.inheritableThreadLocals;}/*** Create the map associated with a ThreadLocal.** @param t the current thread* @param firstValue value for the initial entry of the table.*/void createMap(Thread t, T firstValue) {t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);}

让本地变量保存到了具体的线程的inheritableThreadLocals变量里面，那么线程在通过InheritableThreadLocal类实例的set或者get方法设置变量时，就会创建当前线程的inheritableThreadLocals变量。

当父线程创建子线程时，构造方法会把父线程中的inheritableThreadLocals变量里面的本地变量赋值一份保存到子线程的inheritableThreadLocals变量里面

InheritableThreadLocal存在的问题

虽然InheritableThreadLocal可以解决在子线程中获取父线程的值的问题，但是在使用线程池的情况下，由于不同的任务有可能是同一个线程处理，因此这些任务取到的值有可能并不是父线程设置的值
测试目标：任务1和任务2 获取父线程值一样，为测试代码中的hello world
测试代码：

public class TestInheritableThreadLocaIssue {public static InheritableThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();public static ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();public static void main(String[] args) throws Exception {//设置线程变量threadLocal.set("hello world");Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run( ) {//子线程输出线程变量的值System.out.println("thread:"+threadLocal.get());threadLocal.set("hello world 2");}},"task1");Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run( ) {//子线程输出线程变量的值System.out.println("thread:"+threadLocal.get());threadLocal.set("hello world 2");}},"task2");executorService.submit(thread1).get();executorService.submit(thread2).get();// 主线程输出线程变量的值System.out.println("main:"+threadLocal.get());}
}

输出结果：

thread:hello world
thread:hello world 2
main:hello world

结果分析：
很明显，任务2获取的不是父线程设置的hello world ，而是线程1修改后的值。如果在线程池中使用，需要注意这种情况（可以备份备份父线程的值）

3. TransmittableThreadLocal(解决线程池化值传递)

阿里封装了一个工具，实现了在使用线程池等会池化复用线程的组件情况下，提供ThreadLocal值的传递功能，解决异步执行时上下文传递的问题

JDK的InheritableThreadLocal类可以完成父线程到子线程的值传递。但对于使用线程池等会池化复用线程的执行组件的情况，线程由线程池创建好，并且线程是池化起来反复使用的；这时父子线程关系的ThreadLocal值传递已经没有意义，应用需要的实际上是把任务提交给线程池时的ThreadLocal值传递到任务执行时
[https://github.com/alibaba/transmittable-thread-local]
引入：

<dependency><groupId>com.alibaba</groupId><artifactId>transmittable-thread-local</artifactId><version>2.11.5</version>
</dependency>

需求场景：
1.分布式跟踪系统或全链路压测（即链路打标）
2.日志收集记录系统上下文
3.Session级Cache
4.应用容器或上层框架跨应用代码给下层SDK传递信息

测试代码：
1）父子线程信息传递

public static TransmittableThreadLocal<String> threadLocal = new TransmittableThreadLocal<>();public static void main(String[] args) {//设置线程变量threadLocal.set("hello world");Thread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run( ) {//子线程输出线程变量的值System.out.println("thread:"+threadLocal.get());}});thread.start();// 主线程输出线程变量的值System.out.println("main:"+threadLocal.get());}
}