TransmittableThreadLocal 原理分析

前言

注：在看此篇文章前，你需要了解 ThreadLocal、InheritableThreadLocal 的原理。

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这里先总体的介绍TransmittableThreadLocal （下文以 ttl 作为简称）的原理再去分析一些核心的源码，旨在先有个整体的认识，再去详细了解源码。

整体介绍

复制父线程的 ttl 到 TtlRunnable

由于InheritableThreadLocal是新建线程时复制父线程的本地变量到子线程，在线程池中由于线程只创建一次，因此无法复制新增的本地变量。
ttl 照着这个思路去找替代方案，在新建线程任务（Runnable）时将这些本地变量放到另一个类的属性字段中保存，这个类就是 TtlRunnable。
下图的 holder 是一个 InheritableThreadLocal，存的是当前线程的一个 WeakHashMap key 为 ttl 对象 value 为 null，在这里可以暂时先忽略，后续再详细介绍。

将 TtlRunnable 保存的 ttl 复制到子线程

在执行 TtlRunnable 的 run() 方法时，再将属性中保存的值通过 TransmittableThreadLocal#set() 方法复制到子线程的 holder 中。需要注意的是 set() 方法并不只复制到 holder，还调用 super.set() 方法，这样相当于在子线程执行一次 ThreadLocal.set()，那么子线程就复制了父线程的本地变量。

子线程如何访问值

通过上一步，已完成从父线程将 ttl 复制到子线程，那就跟 InheritableThreadLocal 类似了，通过 get() 方法就能拿到当前子线程在父类中同一个 ttl 对象对应的值。

小结

父线程通过在新建线程任务时，将父线程所有的 ttl 先保存到 TtlRunnable 对象中，在运行任务时，再将 TtlRunnable 中的值再复制到子线程中，这样子线程就能够访问父线程中同一个 ttl 对象对应的值；这里的话如果不明白没关系，也是先给个整体的框架先了解下，后面再细分析一波就懂了。
需要注意的是，上面的步骤没有提到子线程 holder 的备份与恢复。

详细分析

我们以下面这个例子进行分析，下面代码演示了 TransmittableThreadLocal 的一种基本用法：

public static void main(String[] args) {
   
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
    TransmittableThreadLocal<String> ttl = new TransmittableThreadLocal<>();
    // 父线程设置值
    ttl.set("法外狂徒张三");
    // 需要使用 TtlRunnable 包装线程任务 Runnable，完成复制
    Runnable ttlRunnable = TtlRunnable.get(() -> {
   
        // 获取同一个 ttl 对象在父子线程中的值是否一致
        String value = ttl.get();
        System.out.println(value);
    });

    executorService.submit(ttlRunnable);
    executorService.shutdown();
}

现在先介绍下刚才说到的 holder：

private static final InheritableThreadLocal<WeakHashMap<TransmittableThreadLocal<Object>, ?>> 
holder =
        new InheritableThreadLocal<WeakHashMap<TransmittableThreadLocal<Object>, ?>>() {
   
            @Override
            protected WeakHashMap<TransmittableThreadLocal<Object>, ?> initialValue() {
   
                return new WeakHashMap<TransmittableThreadLocal<Object>, Object>();
            }

            @Override
            protected WeakHashMap<TransmittableThreadLocal<Object>, ?> childValue(WeakHashMap<TransmittableThreadLocal<