你的也是我的。3例ko多線程，局部變量透傳
java中的threadlocal，是綁定在線程上的。你在一個線程中set的值，在另外一個線程是拿不到的。如果在threadlocal的平行線程中，創(chuàng)建了新的子線程，那么這里面的值是無法傳遞、共享的(先想清楚為什么再往下看)。這就是透傳問題。
值在線程之間的透傳，你可以認為是一個bug，這些問題一般會比較隱蔽，但問題暴露的時候脾氣卻比較火爆，讓人手忙腳亂，懷疑人生。
作為代碼的掌舵者，我們必然不能忍受這種問題的蹂躪。本篇文章適合細看，我們拿出3個例子，通過編碼手段說明解決此類bug的通用方式，希望能達到舉一反三的效果。對于搞基礎架構(gòu)的同學，是必備知識點。
1、普通線程的ThreadLocal透傳問題
2、sl4j MDC組件中ThreadLocal透傳問題
3、Hystrix組件的透傳問題
由于涉及代碼比較多，xjjdog將這三個例子的代碼，放在了github上，想深入研究，可以下載下來debug一下。
- https://github.com/xjjdog/example-pass-through
一、問題簡單演示
為了有個比較直觀的認識，下面展示一段異常代碼。
以上代碼在主線程設置了一個簡單的threadlocal變量，然后在自線程中想要取出它的值。執(zhí)行后發(fā)現(xiàn)，程序的輸出是：null。
程序的輸出和我們的期望產(chǎn)生了明顯的差異。其實，將ThreadLocal 換成InheritableThreadLocal 就ok了。不要高興太早，對于使用線程池的情況，由于會緩存線程，線程是緩存起來反復使用的。這時父子線程關系的上下文傳遞，已經(jīng)沒有意義。
二、解決線程池透傳問題
所以，線程池InheritableThreadLocal進行提交，獲取的值，有可能是前一個任務執(zhí)行后留下的，是錯誤的。使用只有在任務執(zhí)行的時候進行傳遞，才是正常的功能。
上面的問題，transmittable-thread-local項目，已經(jīng)很好的解決，并提供了java-agent的方式支持。
我們這里從最小集合的源碼層面，來看一下其中的內(nèi)容。首先，我們看一下ThreadLocal的結(jié)構(gòu)。
ThreadLocal其實是作為一個Map中的key而存在的，這個Map就是ThreadLocalMap，它以私有變量的形式，存在于Thread類中。拿上圖為例，如果我創(chuàng)建了一個ThreadLocal，然后調(diào)用set方法，它會首先找到當前的thread，然后找到threadLocals，最后把自己作為key，存放在這個map里。
- hread t = Thread.currentThread();
- ThreadLocalMap map = getMap(t);
- map.set(this, value);
要能夠完成多線程的協(xié)調(diào)工作，必須提供全套的多線程工具。包括但不限于：
1、定義注解，以及被注解修飾的ThreadLocal類
定義新的ThreadLocal類，以便在賦值的時候，能夠根據(jù)注解進行攔截和過濾。這就要求，在定義ThreadLocal的時候，要使用我們提供的ThreadLocal類，而不是jdk提供的那兩個。
2、進行父子線程之間的數(shù)據(jù)拷貝
在線程池提交任務之前，我們需要有個地方，將父進程的ThreadLocal內(nèi)容，暫存一下。
由于很多變量都是private的，需要根據(jù)反射進行操作。根據(jù)上面提供的ThreadLocal類的結(jié)構(gòu)，我們需要直接操作其中的變量table(這也是為什么jdk不能隨便改變變量名的原因)。
將父線程相關的變量暫存之后，就可以在使用的時候，通過主動設值和清理，完成變量拷貝。
3、提供專用的Callable或者Runnable
那么這些數(shù)據(jù)是如何組裝起來的呢?還是靠我們的任務載體類。
線程池提交線程，一般是通過Callable或者Runnable，以Runnable為例，我們看一下這個調(diào)用關系。
以下類采用了委托模式。
這樣，只要在提交任務的時候，使用了我們自定義的Runnable;同時，使用了自定義的ThreadLocal，就能夠正常完成透傳。
三、解決MDC透傳問題
sl4j MDC機制非常好，通常用于保存線程本地的“診斷數(shù)據(jù)”然后有日志組件打印，其內(nèi)部時基于threadLocal實現(xiàn);不過這就有一些問題，主線程中設置的MDC數(shù)據(jù)，在其子線程(多線程池)中是無法獲取的，下面就來介紹如何解決這個問題。
!MDC ( Mapped Diagnostic Contexts )，它是一個線程安全的存放診斷日志的容器。通常，會在處理請求前將請求的唯一標示放到MDC容器中，比如sessionId。這個唯一標示會隨著日志一起輸出。配置文件可以使用占位符進行變量替換。
類似于上面介紹的方式，我們需要提供專用的Callable和Runnable。另外，為了能夠同時支持MDC和普通線程，這兩個類采用裝飾器模式，進行功能追加。就單個類來說，對外的展現(xiàn)依然是委托模式。
同樣的思路，同樣的模式。不一樣的是，父線程的信息暫存，我們直接使用MDC的內(nèi)部方法，并在任務的執(zhí)行前后，進行相應操作。
四、解決Hystrix透傳問題
同樣的問題，在Netflix公司的熔斷組件Hystrix中，依然存在。Hystrix線程池模式下，透傳ThreadLocal需要進行改造，它本身是無法完成這個功能的。
但是Hystrix策略無法簡單通過yml文件方式配置。我們參考Spring Cloud中對此策略的擴展方式，開發(fā)自己的策略。需要繼承HystrixConcurrentStrategy。
構(gòu)造代碼還是較長的，可以查看github項目。但有一個地方需要說明。
我們使用裝飾器模式，對代碼進行了層層嵌套，同時將多線程透傳功能、MDC傳遞功能給追加了進來。這樣，我們的這個類，就同時在以上三個環(huán)境中擁有了透傳功能。
End
同樣的思路，可以用在其他組件上。比如我們在多篇調(diào)用鏈的文章里，提到的trace信息在多線程環(huán)境下的傳遞。
一般就是在當前線程暫存數(shù)據(jù)，然后在提交任務時進行包裝。值得注意的是，這種方式侵入性還是比較大的，適合封裝在通用的基礎工具包中。你要是在業(yè)務中這么用，大概率會被罵死。
那可如何是好。
ThreadLocal會引發(fā)很多棘手的bug，造成代碼污染。在使用之前，一定要確保你確實需要使用它。比如你在SimpleDateFormat類上用了線程局部變量，可以將它替換成DateTimeFormatter。
我們不善于解決問題，我們只善于解決容易出問題的類。
作者簡介：小姐姐味道 (xjjdog)，一個不允許程序員走彎路的公眾號。聚焦基礎架構(gòu)和Linux。十年架構(gòu)，日百億流量，與你探討高并發(fā)世界，給你不一樣的味道。我的個人微信xjjdog0，歡迎添加好友，進一步交流。
