ThreadLocal父子线程、线程池数据传递解决

翻看源码,ThreadLocal是当前线程中属性ThreadLocalMap集合中的某一个Entry的key值Entry（threadlocl,value），虽然不同的线程之间threadlocal这个key值是一样，但是不同的线程所拥有的ThreadLocalMap是独一无二的，也就是不同的线程间同一个ThreadLocal（key）对应存储的值(value)不一样，从而到达了线程间变量隔离的目

fengchengwu2012

2040人浏览 · 2024-11-18 21:42:14

fengchengwu2012 · 2024-11-18 21:42:14 发布

多线程并发数据访问，确保数据安全至关重要，常用保证数据安全的方法有对代码synchronized锁、Lock锁，以及基于CAS的原子类，这些都是通过数据共享保障数据安全的，今天聊一聊另一种方案ThreadLocal线程副本，实现线程间的数据隔离，达到数据安全的目标。

一、ThreadLocal数据共享

ThreadLocal是线程变量，ThreadLocal中填充的线程变量是当前线程，该变量对其他线程而言是隔离的，ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程只可以访问自己内部的副本变量。

每个线程都维护了自己的一个 TreadLocalMap

1、ThreadLocal数据隔离的案例


    public static class  Data{

        private final ThreadLocal<String>  threadLocalData  = ThreadLocal.withInitial(() -> "");

        public void  warpInfo(String prefix){
            // 给当前线程变量设置值
           threadLocalData.set(prefix+"-"+threadLocalData.get());
        }

        public  String  getInfo(){
            /// 获取当前线程变量
            return  threadLocalData.get();
        }

        public  void   clearInfo(){
            /// 变量使用完后一定要释放，原因有二：
            // 1、ThreadLocalMap的key是WeakReference<ThreadLocal<?>> 弱引用，当发生gc时候，key被回收，而value是强引用为无法被回收，造成整个threadLocalMap变量无法回收，最终引起内存泄露；
            // 2、在使用线程池的时候，线程复用，或造成线程变量覆盖，影响正常业务
            threadLocalData.remove();
        }
    }

    private final static   ExecutorService POOL = Executors.newFixedThreadPool(3);

    public  static void main(String[] args) {
        Data data = new Data();
        for(int i=0;i< 8;i++){
            POOL.execute(() -> {
                try {
                    data.warpInfo("subThread");
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"    data=> "+data.getInfo());
                } finally {
                    data.clearInfo();
                }
            });
        }

执行结果：

2、ThreadLocal父子线程数据传递问题

先演示现象

   Data data = new Data();
   data.warpInfo("mainThread");
   POOL.execute(()->{
      System.out.println("111->info= "+ data.getInfo());
      data.warpInfo("subThread");
      System.out.println("222-info= "+data.getInfo());
   });

不出意外，第一个输出是mainThread-，第二个输出是mainThread-subThread-,但是实际输出确出现意外了

为什么会出现这个现象，这是因为在子线程和主线程之间是无法传递数据的，这更加印证了ThreadLocal具有线程隔离的作用。但是有时候确实存在需求需要线程间传递数据，并且还要保证线程安全。为了解决这一问题，官方推出了InheritableThreadLocal专门应对此种情况。

二、InheritableThreadLocal主线程子线程间数据传递

InheritableThreadLocal是ThreadLocal的子类，通过Thread类维护inheritableThreadLocals变量，在createInheritedMap的时候获取了读线程的变量值

改造Data类，直接将ThreadLocal替换成InheritableThreadLocal

 private final  InheritableThreadLocal<String>  threadLocalData =   new InheritableThreadLocal<>();

执行结果，可以看到主线线程的变量值在子线程中可以正常取到。

三、TransmittableThreadLocal线程池线程之间数据传递

不乏存在线程池内部线程之间需要实现数据传递，针对此种需求，阿里的开源工具TransmittableThreadLocal可以有效解决此类问题。

先看下问题现象

        InheritableThreadLocal<String>  threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();
        threadLocal.set("main-thread");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get local data  start ===> "+threadLocal.get());
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        pool.execute(()-> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get local data ===> "+threadLocal.get()));
        sleep(1);
        threadLocal.set("main-thread-new");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get local data end ===> "+threadLocal.get());
        pool.execute(()-> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get local data ===> "+threadLocal.get()));
        sleep(Integer.MAX_VALUE);

线程池里面线程执行第二次打印的结果如果是main-thread-new，那么InheritableThreadLocal

或许具备线程池中传递线程变量的能力，看下执行结果并不理想

线程池中第二次获取主线程修改后的变量是不可见的。解决这个问题只需要稍微改造，引入

TransmittableThreadLocal即可：

        TransmittableThreadLocal<String> threadLocal = new TransmittableThreadLocal<>();
        threadLocal.set("main-thread");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get local data  start ===> "+threadLocal.get());
        ExecutorService  pool = TtlExecutors.getTtlExecutorService( Executors.newFixedThreadPool(1));
        pool.execute(()-> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get local data ===> "+threadLocal.get()));
        sleep(1);
        threadLocal.set("main-thread-new");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get local data end ===> "+threadLocal.get());
        pool.execute(()-> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get local data ===> "+threadLocal.get()));

        sleep(Integer.MAX_VALUE);