还在为线程间上下文传递而烦恼，用TransmittableThreadLocal试试

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前言

在一些项目中，经常会遇到需要把当前线程中的上下文传递到其他线程中的情况，比如某项目包含国际化操作，在业务请求进来时需要把对应的国家代码存储到当前线程中，以便后续的业务逻辑能够根据国家代码正确地处理；另外在一些异步化操作中，也要保证异常线程中也能够正确地获取到对应的国家代码。

在上述业务场景中，我们很自然的就想到了使用ThreadLocal，但是ThreadLocal无法解决父子线程间上下文传递的问题，此时InheritableThreadLocal站出来了，它在创建子线程的过程中

拷贝了父亲线程中的inheritableThreadLocals数据，在new Thread()代码中，有一段这样的代码：

Thread parent = currentThread();
if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
    this.inheritableThreadLocals =
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);

但是在真实的项目当中，异步操作几乎都是用的线程池来处理，也就意味着线程是复用的，这就导致了不同任务的上下文使用的是同一个线程的上下文，这就会导致程序出现意料不到的BUG。

针对这种情况，我们发现应该把线程上下文转变成任务上下文，这样的话才能避免多个任务共用一个线程上下文，为此我们不得不封装一下每一个传入线程池的任务：

class RunnableWrap implements Runnable {
​
    private ThreadLocal threadLocal;
​
    private Object context;
​
    private Runnable task;
​
    public RunnableWrap(ThreadLocal threadLocal, Runnable task) {
      this.threadLocal = threadLocal;
      this.context = threadLocal.get();
      this.task = task;
    }
​
    @Override
    public void run() {
      try {
        threadLocal.set(context);
        task.run();
      } finally {
        threadLocal.remove();
      }
    }
  }

但是这样做确实不是很优雅，所以为何不用TransmittableThreadLocal试试呢？

示例

我们来通过一个示例演示一下TransmittableThreadLocal是否能够在线程池中实现上下文的传递，并且满足任务间上下文的隔离效果：

private static TransmittableThreadLocal<String> CONTEXT = new TransmittableThreadLocal<>();
// 使用只有一个线程的线程池，测试线程复用是否影响TransmittableThreadLocal的效果
private static final Executor EXECUTOR = Executors.newFixedThreadPool(1);
​
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 设置主线程的上下文为"china"
    CONTEXT.set("china");
    // 创建第一个任务，通过TtlRunnable.get()包装；
    // 在第一个任务中查看上下文数据，检查是否拿到正确的上下文；
    // 另外再修改掉该上下文，主要测试是否会影响第二个任务的上下文；
    Runnable task1 = TtlRunnable.get(() -> {
      Thread thread = Thread.currentThread();
      System.out.println(thread.getName() + "开始");
      String countryCode = CONTEXT.get();
      System.out.println("第一个任务执行结果：" + countryCode);
      // 修改该线程中上下文值，检查是否影响第二个任务
      CONTEXT.set("US");
      System.out.println(thread.getName() + "结束");
    });
    // 第二个任务主要测试上下文是否受第一个任务的影响
    Runnable task2 = TtlRunnable.get(() -> {
      Thread thread = Thread.currentThread();
      System.out.println(thread.getName() + "开始");
      String countryCode = CONTEXT.get();
      System.out.println("第二个任务执行结果：" + countryCode);
      System.out.println(thread.getName() + "结束");
    });
​
    // 按顺序执行两个任务，全部放到线程池中执行
    CompletableFuture.runAsync(task1, EXECUTOR)
        .thenRunAsync(task2, EXECUTOR);
    // 检查主线程上下文是否受影响；
    String countryCode = CONTEXT.get();
    System.out.println("主线程执行结果：" + countryCode);
​
    Thread.sleep(10000);
  }

1.我们准备了只有一个线程的线程池，主要测试线程复用的情况；

2.准备了两个任务，第一个任务检查是否能够拿到正确的上下文数据；第二个任务测试是否因为第一个任务修改上下文受到影响；

执行结果如下：

pool-1-thread-1开始
第一个任务执行结果：china
pool-1-thread-1结束
pool-1-thread-1开始
第二个任务执行结果：china
pool-1-thread-1结束
主线程执行结果：china

通过上述示例，我们可以得出以下结论：

1.TransmittableThreadLocal可以让线程池中的上下文保持和父线程一致；

2.TransmittableThreadLocal解决了线程复用导致多任务共享同一个线程上下文的问题；

使用方式

• 包装任务

  通过上述示例，我们学到了最基本的一种使用方式：TtlRunnable.get()，它可以用来包装Runnable接口的所有实例；

  同样的，针对Callable下的实例，我们可以使用TtlCallable.get()来包装

• 包装线程池

  为了我们在使用线程池时，不用每次都使用TtlRunnable或TtlCallable来包装所有任务，TransmittableThreadLocal还提供了包装线程池的方法：

  TtlExecutors.getTtlExecutor(Executors.newFixedThreadPool(1));
  

  通过包装好的线程池，我们可以修改一下上面的示例代码：

  private static TransmittableThreadLocal<String> CONTEXT = new TransmittableThreadLocal<>();
  // 使用只有一个线程的线程池，测试线程复用是否影响TransmittableThreadLocal的效果
  private static final Executor EXECUTOR = TtlExecutors.getTtlExecutor(Executors.newFixedThreadPool(1));
  ​
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      // 设置主线程的上下文为"china"
      CONTEXT.set("china");
      // 创建第一个任务，通过TtlRunnable.get()包装；
      // 在第一个任务中查看上下文数据，检查是否拿到正确的上下文；
      // 另外再修改掉该上下文，主要测试是否会影响第二个任务的上下文；
      Runnable task1 = () -> {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(thread.getName() + "开始");
        String countryCode = CONTEXT.get();
        System.out.println("第一个任务执行结果：" + countryCode);
        // 修改该线程中上下文值，检查是否影响第二个任务
        CONTEXT.set("US");
        System.out.println(thread.getName() + "结束");
      };
      // 第二个任务主要测试上下文是否受第一个任务的影响
      Runnable task2 = () -> {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(thread.getName() + "开始");
        String countryCode = CONTEXT.get();
        System.out.println("第二个任务执行结果：" + countryCode);
        System.out.println(thread.getName() + "结束");
      };
  ​
      // 按顺序执行两个任务，全部放到线程池中执行
      CompletableFuture.runAsync(task1, EXECUTOR)
          .thenRunAsync(task2, EXECUTOR);
      // 检查主线程上下文是否受影响；
      String countryCode = CONTEXT.get();
      System.out.println("主线程执行结果：" + countryCode);
  ​
      Thread.sleep(10000);
    }
  

  1.可以看出，我们包装好线程池后，就不再需要包装任务了，所有的任务都不需要TtlRunnable.get()；

  2.从包装好的线程池中我们可以发现，返回的实例其实是ExecutorTtlWrapper对象，里面的submit方法、execute()方法上把传进去Runnable参数使用TtlRunnable.get()做了一层包装；

小结

本文从业务角度切入，通过层层递进的方式从ThreadLocal、InheritableThreadLocal在业务上的应用及产生的相关问题点，逐步引出TransmittableThreadLocal，通过示例的方式验证TransmittableThreadLocal符合我们的需求，并且了解了TransmittableThreadLocal针对任务及线程池的使用方式：

1.针对任务Runnable、Callable实例，使用TtlRunnable.get()、TtlCallable.get()包装；

2.针对线程池，使用TtlExecutors.getTtlExecutor()包装；