Java父子线程：多线程中的血脉传承与避坑指南-优快云博客

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01 引言

Spring MVC有父子容器，Java的线程也有父子线程。父子线上会像父子容器一样，子容器可以使用父容器的资源么？父子线程又会上演怎样的传承关系呢？

02 父子线程

父子线程的表现形式更加简单，就是线程的嵌套。最外层的为父线程，嵌套在内部的线程为子线程。线程上下文的变量是ThreadLocal，而ThreadLocal在线程之间是不可共享，我们称之为每个线程的一个副本。父子线程之间同样不可共享。

2.1 父子线程案例

案例的父线程就是主线程，而子线程就是new Thread()线程。

ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();
local.set("test");
for (int i = 0; i <3; i++) {
    new Thread(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取数据：local=" + local.get());
    }, "线程【" + i + "】").start();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取数据：local=" + local.get());

执行结果

2.2 案例分析

案例中在主线线程中设置了ThreadLocal的值为test，其子线程都没有获取到主线程的设置的上下文的值。因为ThreadLocal是在每一个线程都会创建独属于自己的副本，且之间互不影响，保证了线程之间的数据安全。

从案例可以看出，子线程并不能像父子容器那样，获取父线程的上下文资源。父子线程之间互不干扰。

2.3 父子线程的传承

但是我们经常会有这样的场景，父线程处理了公用的数据，并保存在上文的线程变量中，子线程分批处理任务，处理任务时需要用到父线程的公用参数。这时，因为现成之间的隔离关系，就会导致参数无法传递。

这个时候，我们今天的主角闪亮登场：java.lang.InheritableThreadLocal，InheritableThreadLocal是ThreadLocal的子类，专门处理父子继承关系的线程变量。

使用InheritableThreadLocal改造一下案例代码：

从代码来看，只需要更换ThreadLocal的子类，就可以实现线程上下文的传递。

2.4 子线程修改上下文变量

父线程的线程上下文会传递给子线程，如果子线程修改上下文变量后，父线程和其他子线程会影响么？根据ThreadLocal本身的特性，每一个线程都是保存属于自己的副本，理论上应该是不会书影响的。

结果也确实如此。

2.5 源码解析

InheritableThreadLocal的代码很简单：

核心就是inheritableThreadLocals属性，而inheritableThreadLocals会在创建线程的时候被赋值：

条件是通过创建线程的时候带过来的，默认就是true

03 父子线程的特性

线程之间互不影响，父子线程之间同样不受影响。

独立生命周期：父线程结束不影响子线程运行
环境继承：子线程默认继承父线程上下文
异常隔离：子线程异常不会直接影响父线程
资源竞争：共享资源需通过同步机制保护
上下文变动影响范围：父容器的上下文被子线程继承会影响到子线程，而子线程的修改不会影响父线程以及相邻线程

04 避坑指南

线程的上下文的生命周期跟随线程的生命周期，在使用线程池时，由于核心线程时不会销毁的，所以线程的上下文就会一直存在，更容易踩坑。

4.1 内存泄露陷阱

正如上面描述的，使用线程池时，核心线程不会销毁，如果线程的上下文占用内存比较大，就可能引起内存泄露的问题

// 错误示例：线程池未清理ThreadLocal
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);

pool.execute(() -> {
    inheritableThreadLocal.set(largeObject); // 大对象驻留内存
});

解决方案：

确保任务执行完毕之后，手动清理上下文的内容

// 解决方案：任务结束后必须remove
pool.execute(() -> {
    try {
        inheritableThreadLocal.set(largeObject);
        // ...业务逻辑...
    } finally {
        inheritableThreadLocal.remove(); // 强制清理
    }
});

4.2 线程饥饿死锁

父线程等待子线程的返回结果时，如果子线程提交的任务发生阻塞，则父线程同样会一直阻塞导致线程死锁。

// 父线程等待子线程结果
Future<String> future = executorService.submit(() -> {
    // 子线程内又提交新任务（可能阻塞）
    Future<Integer> innerFuture = executorService.submit(/*...*/);
    return innerFuture.get() + " result";
});

// 当线程池满时，所有线程都在等待结果，导致死锁
String result = future.get();

解决方案：使用不同线程池处理不同层级任务

4.3 上下文的污染

线程池处理完任务之后，核心线程不会销毁，上文参数也会保留。如果新的任务进来，就可能获取到上一次任务的上下文内容。

// 线程池复用导致ThreadLocal污染
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();

pool.execute(() -> {
    inheritableThreadLocal.set("用户A数据");
});

// 后续任务可能读取到错误数据
pool.execute(() -> {
    System.out.println(inheritableThreadLocal.get()); // 可能输出"用户A数据"
});