浅谈InheritableThreadLocal---线程可继承的小书包

赖秀竹 · 5 小时前

在前文中我们讲过ThreadLocal，相当于是每个线程有一个小书包，线程之间的小书包是隔离的，只存放了属于当前线程自己的变量，因此不会发生数据安全的问题。
（前文博客浅谈ThreadLocal----每个线程一个小书包 https://www.cnblogs.com/jilodream/p/19118986）
但是有时任务太繁重时，父线程希望new出新的子线程来为自己的业务提供帮助，同时希望子线程在处理时，也能用到自己保存在ThreadLocal中的变量。
现在有三种办法：
（1）直接把父线程的ThreadLocalMap传递给子线程，让子线程直接拿去用
如：

sonThread.threadLocals=parent.threadLocals

复制代码

（2）父线程在创建子线程时将子线程需要用到的ThreadLocal数据，专门指定。
如：

Thread sonThread=new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
threadLocal1.set(xxx1); //手动指定
threadLocal2.set(xxx2); //手动指定
threadLocal3.set(xxx3); //手动指定
}
});

复制代码

（3）将父线程中threadLocals 中的数据，打包整理后，统一传递给子线程。
第一种显然不行，如果两者指向了相同的Map 会导致缓存数据被共享，父子线程存在并发读写，又会导致安全问题。
方法二虽然灵活，但是指定起来过于繁琐，每个子线程都要单独设置一遍。
java选用的是方法三，但是实现起来稍有不同：
java 定义了一个InheritableThreadLocal类。通过这个类来实现线程可继承的ThreadLocal
定义中的：
Inheritable [ɪn'herɪtəbl]
adj. 可继承的，会遗传的
InheritableThreadLocal指可以继承/遗传的ThreadLocal。接下来看源码：
在Thread类中，定义了以下属性：

ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;

复制代码

类似于thread.threadLocals，这是给InheritableThreadLocal 来存储可以继承的属性的Map。
InheritableThreadLocal类的源码，它继承了ThreadLocal：

public class InheritableThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {
/**
* Creates an inheritable thread local variable.
*/
public InheritableThreadLocal() {}
/**
* Computes the child's initial value for this inheritable thread-local
* variable as a function of the parent's value at the time the child
* thread is created. This method is called from within the parent
* thread before the child is started.
* <p>
* This method merely returns its input argument, and should be overridden
* if a different behavior is desired.
*
* @param parentValue the parent thread's value
* @return the child thread's initial value
*/
protected T childValue(T parentValue) {
return parentValue;
}
/**
* Get the map associated with a ThreadLocal.
*
* @param t the current thread
*/
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);
}
}

复制代码

通过源码我们可以发现，它的用法和实现与ThreadLocal基本相同，但是它重写了父类（ThreadLocal）的几个方法：
（1）
首先是getMap(),重写的目的是当需要操作map对象时，(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )请使用inheritableThreadLocals而不是再是父类中的t.threadLocals写法，这样所有使用的map就都切换到了
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals这个属性上来了。
（2）
其次是createMap() 方法，该方法的主要目的是初始化Map对象
这里强调了初始化的是 t.inheritableThreadLocals 属性。为啥没直接用getMap() 方法来获取 t.inheritableThreadLocals呢？这是由于 t.inheritableThreadLocals 还没有初始化，返回是null，你调用getMap()没有意义。
（3）
最后是 childValue() 方法，它是指当发生继承动作时，父类中的存储的变量转化为子类对象的转化转换。这里直接抽象成方法了，方便大家重写自己的InheritableThreadLocal类时，可以直接重写该方法。
如我们想前边加一个标签，代表是子线程专用，亦或者进行翻译转换等等，总之方便你自己实现转换。
来看下继承动作具体是怎么操作的：
继承主要发生在主线程创建子线程程时，我们来看下Thread的构造方法源码，经过一堆跳转最后会跳转进这个方法：

private Thread(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize, AccessControlContext acc,
boolean inheritThreadLocals) {
//....
if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
this.inheritableThreadLocals =
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
/* Stash the specified stack size in case the VM cares */
this.stackSize = stackSize;
/* Set thread ID */
this.tid = nextThreadID();
}

复制代码

方法参数中的boolean inheritThreadLocals表示是否要继承/遗传。手动创建的线程，这里都会是true，代表要继承/遗传。
parent.inheritableThreadLocals != null 判断父线程的inheritableThreadLocals 属性是否为null （是否初始化了），如果不为null（父线程有需要遗传的本地变量），才发生遗传动作。
条件都满足则发生遗传，(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )入参为父线程的遗传本地变量，也就是属性inheritableThreadLocals。
之后进入ThreadLocalMap的构造方法，开始构造子线程的inheritableThreadLocals 属性：

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

复制代码

方法中就是遍历父线程的Map生成子线程自己的Map.Entry 了。
这里注意，在获取Entry的key 时，通过entry.get() 拿到父线程的Map 的key的弱引用，强制转化为ThreadLocal类型即可。
在获取value 值时，调用的是key的childValue()方法，也就是InheritableThreadLocal.childValue()中重写的方法，将父线程的value值转为子线程的value时。
这样子线程中:
1、map初始化好了；
2、entry元素也通过父线程都转移到子线程中了；
3、获取的遗传map，使用的都是遗传map了。（通过getMap()重写）
map的get set remove 等核心逻辑都直接使用父类的逻辑。（因为InheritableThreadLocal继承自ThreadLocal，并且没有重写这段逻辑）
总体上了来说，ThreadLocal，InheritableThreadLocal的实现都非常的优雅，不但很好的利用了对象的继承，保证用户在使用时无感知的发生了继承。其次用户在自定义自己的InheritableThreadLocal class时，(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )也只需要完成如何转化即可。非常值得我们自己在设计类结构和关系时参考这里的细节设计。
类关系整体的结构如下：

除此之外，我们也可以通过源码发现InheritableThreadLocal的一个特性，就是属性的遗传来自于父InheritableThreadLocal的全量属性，是不能根据某个线程自定义的。
并且在遗传时，子线程是在被new出实例时，就已经获得了此刻全部的属性，如果父线程后续调整了InheritableThreadLocal的范围，子线程是感知不到的。
来看这样一个例子即可：

public static void main(String[] args) {
ThreadLocal<String> tl1 = new InheritableThreadLocal<>();
ThreadLocal<String> tl2 = new InheritableThreadLocal<>();
ThreadLocal<String> tl3 = new InheritableThreadLocal<>();
tl1.set("t1");
tl2.set("t2");
Thread sonThread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
String s1 = tl1.get();
String s2 = tl2.get();
String s3 = tl3.get();
System.out.println("out:" + s1);
System.out.println("out:" + s2);
System.out.println("out:" + s3);
}
});
tl2.set("newTl2Value");
sonThread.start();
}

复制代码

输出如下，所有的值都是在new 子线程时就已经发生了，而并不是在子线程start之前：

out:t1
out:t2
out:null

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