Java 21 引入了 Scoped Values（作用域值） ，这是 Project Loom 的一部分，旨在提供一种新的方式来管理线程间的数据共享。Scoped Values 是一种轻量级的机制，用于在不同的执行上下文中安全地共享数据，而无需依赖于传统的线程局部变量（ThreadLocal）。
这一特性目前处于 预览阶段，这意味着它可能会在未来的版本中进行调整或改进。开发者需要通过启用预览功能来使用它。
什么是 Scoped Values？
Scoped Values 提供了一种在线程或虚拟线程之间共享不可变数据的方式。与 ThreadLocal 不同，Scoped Values 的生命周期被严格限制在其定义的作用域内，并且它们是不可变的，从而避免了传统线程局部变量可能导致的内存泄漏或并发问题。
Scoped Values 的基本用法
1. 创建 Scoped Values
使用 ScopedValue 类可以定义一个作用域值。它的值只能在特定的作用域内设置和访问。
import java.util.concurrent.ScopedValue;
public class ScopedValuesExample {
// 定义一个 Scoped Value
static final ScopedValue<String> USER = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) {
// 在作用域内设置值
ScopedValue.runWhere(USER, "Alice", () -> {
System.out.println("User: " + USER.get());
});
// 在作用域外无法访问值
try {
System.out.println("User outside scope: " + USER.get());
} catch (IllegalStateException e) {
System.out.println("Cannot access scoped value outside its scope");
}
}
}
输出：
User: Alice
Cannot access scoped value outside its scope
解释：
-
ScopedValue.newInstance() 创建了一个新的作用域值。 -
ScopedValue.runWhere() 在指定的作用域内设置值，并执行给定的任务。 - 作用域外尝试访问该值会抛出
IllegalStateException。
Scoped Values 的特点
- 不可变性：
- Scoped Values 的值一旦设置，就不能更改。这确保了数据的安全性和一致性。
- 作用域限制：
- Scoped Values 的生命周期严格限制在其定义的作用域内，超出作用域后无法访问。
- 支持虚拟线程：
- Scoped Values 与虚拟线程无缝集成，适合高并发场景。
- 无副作用：
- 由于 Scoped Values 是不可变的，它们不会引入传统线程局部变量可能带来的副作用。
Scoped Values 的优势
- 更安全的数据共享：
- 与
ThreadLocal 不同，Scoped Values 的值在作用域结束后自动失效，避免了内存泄漏的风险。
- 简化并发编程：
- Scoped Values 提供了一种更清晰、更安全的方式来在线程或虚拟线程之间传递数据。
- 更高的性能：
- Scoped Values 的实现比
ThreadLocal 更高效，尤其是在使用虚拟线程时。
- 代码更易维护：
- 由于 Scoped Values 的生命周期明确且不可变，代码更容易理解和调试。
Scoped Values 的适用场景
- 跨线程或虚拟线程的数据传递：
- 当需要将某些上下文信息（如用户身份、请求 ID 等）从主线程传递到子线程或虚拟线程时。
- 日志上下文管理：
- 在分布式系统中，Scoped Values 可以用来传递请求级别的上下文信息（如事务 ID 或跟踪 ID），以便在日志中记录相关信息。
- 替代 ThreadLocal：
- 对于需要线程局部变量但又担心内存泄漏或并发问题的场景，Scoped Values 是一个更好的选择。
示例：日志上下文管理
以下是一个使用 Scoped Values 来管理日志上下文的示例：
import java.util.concurrent.ScopedValue;
public class LoggingContextExample {
// 定义一个 Scoped Value 用于存储请求 ID
static final ScopedValue<String> REQUEST_ID = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) {
String requestId = "REQ12345";
// 在作用域内设置请求 ID
ScopedValue.runWhere(REQUEST_ID, requestId, () -> {
processRequest();
});
}
static void processRequest() {
log("Processing request...");
performTask();
}
static void performTask() {
log("Performing task...");
}
static void log(String message) {
// 获取当前作用域中的请求 ID
String requestId = REQUEST_ID.get();
System.out.println("[" + requestId + "] " + message);
}
}
输出：
[REQ12345] Processing request...
[REQ12345] Performing task...
解释：
- 请求 ID 被设置为 Scoped Value，并在整个请求处理过程中可用。
- 每次调用
log() 方法时，都会从当前作用域中获取请求 ID。
Scoped Values 与 ThreadLocal 的对比
| 特性 | ThreadLocal | Scoped Values |
|---|---|---|
| 生命周期 | 手动管理，容易导致内存泄漏 | 自动管理，超出作用域后失效 |
| 数据可变性 | 可变 | 不可变 |
| 性能 | 较低（尤其在虚拟线程中） | 更高效 |
| 作用域 | 全局（绑定到线程） | 局部（绑定到作用域） |
| 使用复杂度 | 需要手动清除值 | 自动清理，无需额外操作 |
总结
Scoped Values 是 Java 21 中一项创新的特性，它为线程间的数据共享提供了一种更安全、更高效的方式。通过结合虚拟线程和作用域限制，Scoped Values 显著简化了并发编程，并解决了传统线程局部变量的一些痛点（如内存泄漏和并发问题）。
虽然目前 Scoped Values 还处于预览阶段，但它已经展现出了巨大的潜力，特别是在高并发和分布式系统的场景中。
