ThreadLocal的短板，我TTL來(lái)補(bǔ)！

有小伙伴讓我再說(shuō)說(shuō)TransmittableThreadLocal(下邊統(tǒng)一簡(jiǎn)稱：TTL)，它是阿里開(kāi)源的一個(gè)工具類，解決異步執(zhí)行時(shí)上下文傳遞的問(wèn)題。

那今天就來(lái)介紹介紹 TTL，補(bǔ)充下 ThreadLocal 家族的短板吧。

這篇過(guò)后，ThreadLocal 就真的一網(wǎng)打盡了！

不過(guò)還是建議先看看前置篇（文末會(huì)放鏈接），不然理解起來(lái)可能有點(diǎn)困難。

緣由

任何一個(gè)組件的出現(xiàn)必有其緣由，知其緣由背景才能更深刻地理解它。

我們知道 ThreadLocal 的出現(xiàn)就是為了本地化線程資源，防止不必要的多線程之間的競(jìng)爭(zhēng)。

在有些場(chǎng)景，當(dāng)父線程 new 一個(gè)子線程的時(shí)候，希望把它的 ThreadLocal 繼承給子線程。

這時(shí)候 InheritableThreadLocal 就來(lái)了，它就是為了父子線程傳遞本地化資源而提出的。

具體的實(shí)現(xiàn)是在子線程對(duì)象被 new 的時(shí)候，即 Thread.init 的時(shí)，如果查看到父線程內(nèi)部有 InheritableThreadLocal 的數(shù)據(jù)。

那就在子 Thread 初始化的時(shí)，把父線程的 InheritableThreadLocal 拷貝給子線程。

就這樣簡(jiǎn)單地把父線程的 ThreadLocal 數(shù)據(jù)傳遞給子線程了。

但是，這個(gè)場(chǎng)景只能發(fā)生在 new Thread 的時(shí)候！也就是手動(dòng)創(chuàng)建線程之時(shí)！那就有個(gè)問(wèn)題了，在平時(shí)我們使用的時(shí)候基本用的都是線程池。

那就麻了啊，線程池里面的線程都預(yù)創(chuàng)建好了，調(diào)用的時(shí)候就沒(méi)法直接用 InheritableThreadLocal 了。

所以就產(chǎn)生了一個(gè)需求，如何往線程池內(nèi)的線程傳遞 ThreadLocal？，JDK 的類庫(kù)沒(méi)這個(gè)功能，所以怎么搞？

只能我們自己造輪子了。

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如何設(shè)計(jì)？

需求已經(jīng)明確了，但是怎么實(shí)現(xiàn)呢？

平時(shí)我們用線程池的話，比如你要提交任務(wù)，則使用代碼如下：

Runnabletask=newRunnable....;
executorService.submit(task);

小貼士：以下的 ThreadLocal 泛指線程本地?cái)?shù)據(jù)，不是指 ThreadLocal 這個(gè)類

這時(shí)候，我們想著把當(dāng)前線程的 ThreadLocal 傳遞給線程池內(nèi)部將要執(zhí)行這個(gè) task 的線程。

但此時(shí)我們哪知道線程池里面的哪個(gè)線程會(huì)來(lái)執(zhí)行這個(gè)任務(wù)？

所以，我們得先把當(dāng)前線程的 ThreadLocal 保存到這個(gè) task 中。

然后當(dāng)線程池里的某個(gè)線程，比如線程 A 獲取這個(gè)任務(wù)要執(zhí)行的時(shí)候，看看 task 里面是否有存儲(chǔ)著的 ThreadLocal 。

如果存著那就把這個(gè) ThreadLocal 放到線程 A 的本地變量里，這樣就完成了傳遞。

然后還有一步，也挺關(guān)鍵的，就是恢復(fù)線程池內(nèi)部執(zhí)行線程的上下文，也就是該任務(wù)執(zhí)行完畢之后，把任務(wù)帶來(lái)的本地?cái)?shù)據(jù)給刪了，把線程以前的本地?cái)?shù)據(jù)復(fù)原。

設(shè)計(jì)思路應(yīng)該已經(jīng)很明確了吧？來(lái)看看具體需要如何實(shí)現(xiàn)吧！

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如何實(shí)現(xiàn)？

把上面的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單地、直白地翻譯成代碼如下：

如果你讀過(guò)我之前分析 ThreadLocal 的文章，應(yīng)該可以很容易的理解上面的操作。

這樣雖然可以實(shí)現(xiàn)，但是可操作性太差，耦合性太高。

所以我們得想想怎么優(yōu)化一下，其實(shí)有個(gè)設(shè)計(jì)模式就很合適，那就是裝飾器模式。

我們可以自己搞一個(gè) Runnable 類，比如 YesRunnable，然后在 new YesRunnable 的時(shí)候，在構(gòu)造器里面把當(dāng)前線程的 threadlocal 賦值進(jìn)去。

然后 run 方法那里也修飾一下，我們直接看看偽代碼：

publicYesRunnable(Runnablerunable){
this.threadlocalCopy=copyFatherThreadlocal();
this.runable=runable;
}
publicvoidrun(){
//塞入父threadlocal，并返回當(dāng)前線程原先threadlocal
 Object backup = setThreadlocal(threadlocalCopy)；
try{
 runable.run()；//執(zhí)行被裝飾的任務(wù)邏輯
}finally{
restore(backup);//復(fù)原當(dāng)前線程的上下文
}
}

使用方式如下：

Runnabletask=()->{...};
YesRunnableyesRunnable=newYesRunnable(task);
executorService.submit(yesRunnable);

你看，這不就實(shí)現(xiàn)我們上面的設(shè)計(jì)了嘛！

不過(guò)還有一個(gè)點(diǎn)沒(méi)有揭秘，就是如何實(shí)現(xiàn) copyFatherThreadlocal。

我們?nèi)绾蔚弥妇€程現(xiàn)在到底有哪些 Threadlocal？并且哪些是需要上下文傳遞的？

所以我們還需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)類來(lái)繼承 Threadlocal。

比如叫 YesThreadlocal，用它聲明的變量就表明需要父子傳遞的！

publicclassYesThreadlocal<T>extendsThreadLocal<T>

然后我們需要搞個(gè)地方來(lái)存儲(chǔ)當(dāng)前父線程上下文用到的所有 YesThreadlocal，這樣在 copyFatherThreadlocal的時(shí)候我們才好遍歷復(fù)制對(duì)吧？

我們可以搞個(gè) holder 來(lái)保存這些 YesThreadlocal ，不過(guò) holder 變量也得線程隔離。

畢竟每個(gè)線程所要使用的 YesThreadlocal 都不一樣，所以需要用 ThreadLocal 來(lái)修飾 holder 。

然后 YesThreadlocal 可能會(huì)有很多，我們可以用 set 來(lái)保存。

但是為了防止我們搞的這個(gè) holder 造成內(nèi)存泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，我們需要弱引用它，不過(guò)沒(méi)有 WeakHashSet，那我們就用 WeakHashMap 來(lái)替代存儲(chǔ)。

privatestaticfinalThreadLocal,?>>holder=new.....

這樣我們就打造了一個(gè)變量，它是線程獨(dú)有的，且又能拿來(lái)存儲(chǔ)當(dāng)前線程用到的所有 YesThreadLocal ，便于后面的復(fù)制，且又不會(huì)造成內(nèi)存泄漏(弱引用)。

是不是感覺(jué)有點(diǎn)暫時(shí)理不清？沒(méi)事，我們繼續(xù)來(lái)看看具體怎么用上這個(gè) hold ，可能會(huì)清晰些。

首先我們將需要傳遞給線程池的本地變量從 ThreadLocal 替換成 YesThreadLocal。

然后重寫 set 方法，實(shí)現(xiàn)如下：

@Override
publicfinalvoidset(Tvalue){
super.set(value);//調(diào)用ThreadLocal的set
addThisToHolder();//把當(dāng)前的 YesThreadLocal 對(duì)象塞入 hold 中。
}
privatevoidaddThisToHolder(){
if(!holder.get().containsKey(this)){
holder.get().put((YesThreadLocal