Scoped Values 是 JDK 21 中引入的一个预览特性，旨在提供一种线程安全的值传递机制，特别适合在 虚拟线程 中使用。它是 ThreadLocal 的一种现代化替代方案，解决了 ThreadLocal 在高并发和虚拟线程场景中的一些局限性。
Scoped Values 是什么？
Scoped Values 是一种新的 API，允许在特定的代码块中定义和访问线程范围内的值。它的作用域是明确的，值的生命周期与代码块绑定，而不是与线程绑定。
- 类名：
jdk.incubator.concurrent.ScopedValue - 包名：
jdk.incubator.concurrent
Scoped Values 提供了一种更高效、更安全的方式来在线程之间传递不可变数据，特别是在使用虚拟线程时。
Scoped Values 的核心特性
-
线程安全：
- Scoped Values 是线程安全的，适合在并发场景中使用。
- 它避免了
ThreadLocal的一些常见问题（如内存泄漏）。
-
作用域明确：
- Scoped Values 的值仅在特定的代码块中有效，超出作用域后会自动失效。
-
不可变性：
- Scoped Values 的值是不可变的，确保了线程间数据的安全性。
-
适合虚拟线程：
- Scoped Values 专为虚拟线程设计，避免了
ThreadLocal在虚拟线程中的性能问题。
- Scoped Values 专为虚拟线程设计，避免了
Scoped Values 与 ThreadLocal 的区别
| 特性 | Scoped Values | ThreadLocal |
|---|---|---|
| 绑定方式 | 与代码块绑定 | 与线程绑定 |
| 线程安全 | 是 | 是 |
| 适合虚拟线程 | 是 | 否（性能较差） |
| 值的可变性 | 不可变 | 可变 |
| 内存泄漏风险 | 无 | 有（如果未正确清理） |
| 使用场景 | 高并发、虚拟线程 | 传统线程场景 |
Scoped Values 的使用场景
-
虚拟线程中的上下文传递：
- 在虚拟线程中传递用户信息、请求上下文等。
-
替代 ThreadLocal：
- 替代
ThreadLocal，避免内存泄漏和性能问题。
- 替代
-
作用域明确的值传递：
- 在特定代码块中传递值，确保值的生命周期与代码块绑定。
Scoped Values 的使用示例
1. 基本使用
import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;
public class ScopedValueExample {
// 定义 ScopedValue
static final ScopedValue<String> USER = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) {
// 在作用域中设置 ScopedValue 的值
ScopedValue.where(USER, "Alice").run(() -> {
System.out.println("Current user: " + USER.get()); // 输出 "Alice"
});
// 超出作用域后，ScopedValue 的值不可访问
System.out.println("Outside scope: " + USER.get()); // 抛出 IllegalStateException
}
}
输出：
Current user: Alice
Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: No value present
2. 在虚拟线程中使用
import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;
import java.util.concurrent.Executors;
public class VirtualThreadScopedValueExample {
static final ScopedValue<String> REQUEST_ID = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int id = i;
executor.submit(() -> {
ScopedValue.where(REQUEST_ID, "Request-" + id).run(() -> {
System.out.println("Thread: " + Thread.currentThread() + ", Request ID: " + REQUEST_ID.get());
});
});
}
}
}
}
输出（示例）：
Thread: VirtualThread[#1]/runnable@ForkJoinPool-1-worker-1, Request ID: Request-0
Thread: VirtualThread[#2]/runnable@ForkJoinPool-1-worker-2, Request ID: Request-1
Thread: VirtualThread[#3]/runnable@ForkJoinPool-1-worker-3, Request ID: Request-2
Thread: VirtualThread[#4]/runnable@ForkJoinPool-1-worker-4, Request ID: Request-3
Thread: VirtualThread[#5]/runnable@ForkJoinPool-1-worker-5, Request ID: Request-4
3. 嵌套作用域
Scoped Values 支持嵌套作用域，内层作用域可以覆盖外层作用域的值。
import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;
public class NestedScopedValueExample {
static final ScopedValue<String> USER = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) {
ScopedValue.where(USER, "Alice").run(() -> {
System.out.println("Outer scope user: " + USER.get()); // 输出 "Alice"
ScopedValue.where(USER, "Bob").run(() -> {
System.out.println("Inner scope user: " + USER.get()); // 输出 "Bob"
});
System.out.println("Back to outer scope user: " + USER.get()); // 输出 "Alice"
});
}
}
输出：
Outer scope user: Alice
Inner scope user: Bob
Back to outer scope user: Alice
Scoped Values 的好处
-
线程安全：
- Scoped Values 是线程安全的，适合高并发场景。
-
作用域明确：
- 值的生命周期与代码块绑定，避免了
ThreadLocal的内存泄漏问题。
- 值的生命周期与代码块绑定，避免了
-
适合虚拟线程：
- Scoped Values 专为虚拟线程设计，避免了
ThreadLocal在虚拟线程中的性能问题。
- Scoped Values 专为虚拟线程设计，避免了
-
简化上下文传递：
- Scoped Values 提供了一种简单的方式在代码块中传递上下文数据。
Scoped Values 的局限性
-
仅支持不可变值：
- Scoped Values 的值是不可变的，无法在作用域内修改。
-
需要 JDK 21：
- Scoped Values 是 JDK 21 的预览特性，使用时需要显式启用。
如何启用 Scoped Values
Scoped Values 是 JDK 21 的预览特性，使用时需要在运行时启用预览功能：
java --enable-preview -cp . YourMainClass
总结
Scoped Values 是 JDK 21 中引入的一个现代化特性，专为虚拟线程设计，提供了一种线程安全、作用域明确的值传递机制。它的主要优势包括：
- 替代
ThreadLocal，避免内存泄漏。 - 适合高并发和虚拟线程场景。
- 简化上下文数据的传递。
Scoped Values 是 Java 并发编程的一次重要改进，特别适合现代化的高并发应用程序。
