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InheritableThreadLocal 是如何實現(xiàn)的父子線程局部變量的傳遞

來源: 責編: 時間:2024-07-09 18:20:03 184觀看
導讀今天聊一聊并發(fā)編程中經(jīng)常遇到也是面試時容易被為難的一個題目,線程間局部變量的傳遞問題。相信對并發(fā)編程有一定了解的同學已經(jīng)想到了大名鼎鼎的 ThreadLocal 了,是的,線程內(nèi)部就是通過 inheritableThreadLocals 實現(xiàn)了

今天聊一聊并發(fā)編程中經(jīng)常遇到也是面試時容易被為難的一個題目,線程間局部變量的傳遞問題。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

相信對并發(fā)編程有一定了解的同學已經(jīng)想到了大名鼎鼎的 ThreadLocal 了,是的,線程內(nèi)部就是通過 inheritableThreadLocals 實現(xiàn)了父子線程間局部變量的傳遞。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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一、父子線程間局部變量參數(shù)傳遞的方式 ThreadLocal

首先我們寫看一段代碼:UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

public class ThreadLocalTest implements Runnable{    private static final InheritableThreadLocal<String> MAIN_THREAD_LOCAL = new InheritableThreadLocal<>();    @SneakyThrows    @Override    public void run() {        System.out.println("threadlocal 默認值:"+ThreadLocalTest.MAIN_THREAD_LOCAL.get());        MAIN_THREAD_LOCAL.set("child thread value :"+Thread.currentThread().getName());        System.out.println("threadlocal 設置子線程值之后:"+ThreadLocalTest.MAIN_THREAD_LOCAL.get());    }    public String get(){        return MAIN_THREAD_LOCAL.get();    }    public void clean(){        MAIN_THREAD_LOCAL.remove();    }    public static void main(String[] args) {        ThreadLocalTest threadLocalTest = new ThreadLocalTest();        MAIN_THREAD_LOCAL.set("父線程的值 set 111");        System.out.println("啟動:"+threadLocalTest.get());        for (int i = 0; i < 3; i++) {            new Thread(threadLocalTest).start();//            ThreadUtil.execAsync(threadLocalTest);        }        System.out.println("結束:"+threadLocalTest.get());    }}

在上面的這段代碼中,我們就做了三個事情:UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

  • 設置父線程中定義ThreadLocal的值。
  • 在子線程中打印父線程中ThreadLocal的值。
  • 啟動多個子線程

大家可以先猜一下這段代碼的運行結果。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

二、子線程可以繼承父線程局部變量的值嗎

首先我們先說下答案,是可以繼承的。上面代碼的執(zhí)行結果如下:UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

啟動:父線程的值 set 111結束:父線程的值 set 111threadlocal 默認值:父線程的值 set 111threadlocal 設置子線程值之后:child thread value :Thread-1threadlocal 默認值:父線程的值 set 111threadlocal 默認值:父線程的值 set 111threadlocal 設置子線程值之后:child thread value :Thread-2threadlocal 設置子線程值之后:child thread value :Thread-0

在上面的代碼中,我們的子線程優(yōu)先打印了父線程中ThreadLocal的值,然后重新設置該值,再次讀取。得出結論就是子線程可以通過ThreadLocal繼承父線程的值,并且子線程自己內(nèi)容再次重新設置不影響父線程的值。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

三、父子線程局部變量傳值的原理

難道一句簡單的ThreadLocal就可以讓我們對這個問題停止探索嗎?那么線程內(nèi)部是如何通過ThreadLocal進行傳值的呢?UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

1.new thread

在上面代碼中,啟動子線程的方式是new Thread(threadLocalTest).start();,所以秘密一定就在這一行代碼里面。源碼之下無秘密,我們一起來看下。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

首先進入new Thread()的內(nèi)部:UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

    public Thread(Runnable target) {        init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);    }    private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,                      long stackSize) {        init(g, target, name, stackSize, null, true);    }

通過上面兩個方法調(diào)用,最終進入到下面這個方法中:UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,                      long stackSize, AccessControlContext acc,                      boolean inheritThreadLocals) {}

init方法有個參數(shù)inheritThreadLocals,boolean類型的,如果為true,且可繼承的線程局部變量不為空就繼承。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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現(xiàn)在我們只需要順著inheritThreadLocals這個參數(shù)去找就可以了,在Thread的418行,有這樣一行代碼。(代碼行數(shù)可能因版本而位置不同)UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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可以看到是直接對當前線程的inheritableThreadLocals直接進行的賦值操作,而值是通過ThreadLocal.createInheritedMap獲取的,下面我們看下這個createInheritedMap方法做了哪些操作?UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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createInheritedMap方法是ThredLocal內(nèi)部的方法,接收傳遞父線程的ThreadLocalMap為參數(shù),該方法只做了一個事情,就是new了一個新的ThreadLocalMap。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

跟進到new ThreadLocalMap(parentMap)方法內(nèi)部,其實是把傳進的值,一個個的遍歷進行賦值到當前線程中。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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對于圖中標記的第二個地方,childValue調(diào)用的是InheritableThreadLocal#childValue,該方法內(nèi)也只做了一件事,就是返回傳進來的值。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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(1) 小結UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

父子線程之所以能傳參,是因為我們使用了InheritableThreadLocal,這樣在new Thread()時,就會進入到給子線程賦值父線程inheritableThreadLocals的邏輯中去。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

(2) 擴展UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

有的同學會說了,我用 ThreadLocal.withInitial創(chuàng)建的,怎么走到線程的if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)判斷時,沒有進去呢,上面不是說是在這判斷然后對子線程進行賦值的嗎?UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

在這簡單說一下哈,大家在寫代碼時,或者再用第三方框架時,源碼中的注釋一定要看仔細,很多細節(jié)都在注釋中標注清楚了。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

    public static ThreadLocal<String> MAIN_THREAD_LOCAL = ThreadLocal.withInitial(() -> "父線程的值 withInitial 111");

在上面的代碼中,我們進行了ThreadLocal的初始化賦值,然后看下withInitial方法。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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所以是當調(diào)用get方法時,才會觸發(fā)賦值的操作,那么我們看下get方法。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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如果當前線程的局部變量沒有值,返回初始化方法初始的值。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

所以對于我們來說就是SuppliedThreadLocal#initialValue返回的值。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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2.線程池

剛才我們是通過new Thread()啟動的子線程,可是工作中基本都是通過線程池的方式執(zhí)行任務的啊,那還生效嗎?UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

答案是生效。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

我們使用hutool工具中的ThreadUtil.execAsync(threadLocalTest);進行測試。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

直接說結論,感興趣的同學可以自行修改一下代碼中的子線程啟動方式。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

先畫個流程圖,大家可以跟著代碼走一下。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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當使用線程池時,底層原理還是線程池中放入任務的邏輯,當放入線程池之后,會在AbstractExecutorService#submit()方法中執(zhí)行execute方法,最終執(zhí)行在ThreadPoolExecutor#execute(),在這里,就是把任務丟入線程池工作的邏輯,其中有個方法addWorker,該方法中有一行new Worker(),而在該Worker方法的內(nèi)部,其實就是new Thread(),到了這,就與上面所說的一樣了,到了判斷inheritableThreadLocals的時候了。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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四、如何解決內(nèi)存泄漏

使用ThreadLocal的應用場景有很多,父子線程傳參數(shù)的場景也有不少,但是有一個很關鍵的點內(nèi)存溢出是需要重視的。解決ThreadLocal內(nèi)存溢出的方式也很簡單,就是在使用完成之后調(diào)用一下remove。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

對于上面的代碼示例,就是調(diào)用我們的clean方法。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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public void clean(){ MAIN_THREAD_LOCAL.remove();}

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remove的代碼如下,取值不為null時,執(zhí)行刪除邏輯。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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五、總結

我們通過一個示例,驗證了父子線程間可以通過ThreadLocal進行傳遞,測試了不同方式初始化ThreadLocal,并對比了new Thread()與線程池啟動的區(qū)別。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

其實殊途同歸,線程池最后調(diào)用的還是Thread里面的方法。唯一需要注意的就是通過ThreadLocal.withInitial初始化是在get時賦值的,不過這個應該也不重要,了解一下就好,應該也沒有面試官會這么摳這個問題吧。UxQ28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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