Java 源码 - 场景实战：ThreadLocal 在上下文传值场景下的实践

不啰嗦，我们直接开始！

开篇语

我们在 《打动面试官：线程池流程编排中的运用实战》一文中将流程引擎简单地完善了一下，本文在其基础上继续进行改造，建议同学可以先看看 GitHub 上的代码，或者看看之前的文章。

1、回顾

流程引擎编排的对象，我们称为组件（就是 SpringBean），之前我们给组件定义了通用的接口，组件实现时就实现这个接口，代码如下：

我们定义了 DomainAbilityBean 接口，入参和出参都是 FlowContent，FlowContent 我们称为上下文。

2、ThreadLocal 实现 

 上下文传参除了 FlowContent 实现外，ThreadLocal 也是可以实现的，我们来演示一下：

2.1、定义 ThreadLocal 上下文工具类

首先我们使用 ThreadLocal 定义了上下文工具类，并且定义了 put、get 方法，方便使用，代码如下：

public class ContextCache implements Serializable {
 
  private static final long serialVersionUID = 2136539028591849277L;
 
  // 使用 ThreadLocal 缓存上下文信息
  public static final ThreadLocal> CACHE = new ThreadLocal<>();
 
  /**
   * 放数据
   * @param sourceKey
   */
  public static final void putAttribute(String sourceKey,String value){
    Map cacheMap = CACHE.get();
    if(null == cacheMap){
      cacheMap = new HashMap<>();
    }
    cacheMap.put(sourceKey,value);
    CACHE.set(cacheMap);
  }
 
  /**
   * 拿数据
   * @param sourceKey
   */
  public static final String getAttribute(String sourceKey){
    Map cacheMap = CACHE.get();
    if(null == cacheMap){
      return null;
    }
    return cacheMap.get(sourceKey);
  }
 
}

如果你想往 ThreadLocal 放数据，调用 ContextCache.putAttribute 方法，如果想从 ThreadLocal 拿数据，调用 ContextCache.getAttribute 方法即可。

我们写了两个组件，一个组件放数据，一个组件拿数据，如下：

 我们把两个 SpringBean 注册到流程注册中心中，让其按照先执行 BeanThree 再执行 BeanFive 的顺序进行执行，运行 DemoApplication 类的 main 方法进行执行，执行结果如下：

从打印的日志可以看到，在 Spring 容器管理的 SpringBean 中，ThreadLocal 也是可以储存中间缓存值的。

3、开启子线程 

 我们做一个实验，我们在 BeanFive 中开启子线程，然后再从 ThreadLocal 中拿值，看看能否拿到值，BeanFive 的代码修改成如下：

 我们再来运行一下，打印的日志如下：

 从打印的日志中，我们发现在子线程中从 ThreadLocal 取值时，并没有取得值，这个原因主要是我们之前说的，线程在创建的时候，并不会把父线程的 ThreadLocal 中的值拷贝给子线程的 ThreadLocal，解决方案就是把 ThreadLocal 修改成 InheritableThreadLocal，代码修改如下：

 

 我们再次运行，结果如下：

从运行结果看，我们成功的在子线程中拿到值。 

 4、线程池 + ThreadLocal

 如果是拿数据的 springBean 是丢给线程池执行的，我们能够成功的从 ThreadLocal 中拿到数据么？

首先我们在放数据的 springBean 中，把放的值修改成随机的，接着拿数据的 SpringBean 修改成异步执行，代码修改如下：

 为了能快速看到效果，我们把线程池的 coreSize 和 maxSize 全部修改成 3，并让任务沉睡一段时间，这样三个线程肯定消费不完任务，大量任务都会到队列中去排队，我们修改一下测试脚本，如下：

 我们期望的结果：

1. 线程池中执行的 BeanFive 可以成功从 ThreadLocal 中拿到数据；
2. 能够从 ThreadLocal 拿到正确的数据，比如 BeanThree 刚放进 key1，value5，那么期望在 BeanFive 中根据 key1 能拿出 value5，而不是其它值。

我们运行一下，结果如下：

 

 从结果中可以看到，并没有符合我们的预期，我们往 ThreadLocal 中 put 进很多值，但最后拿出来的值却很多都是 value379，都为最后 put 到 ThreadLocal 中的值。

这个原因主要是 ThreadLocal 存储的 HashMap 的引用都是同一个，main 主线程可以修改 HashMap 中的值，子线程从 ThreadLocal 中拿值时，也是从 HashMap 中拿值，从而导致不能把 put 的值通过 ThreadLocal 正确的传递给子线程。

为了证明是这个原因，我们在从 ThreadLocal 放、拿值的地方，把 HashMap 的内存地址都打印出来，改动代码如下：

 

 我们再次运行测试代码，运行的结果如下：

 

 从测试结果中可以看到，不管是主线程还是子线程和 ThreadLocal 进行交互时，HashMap 都是同一个，也就是说 ThreadLocal 中保存的 HashMap 是共享的，这就导致了线程安全的问题，子线程读取到的值就会混乱掉。

 5、解决方案

 针对这个问题，我们提出了一种解决方案，在把任务提交到线程池时，我们进行 HashMap 的拷贝，这样子线程的 HashMap 和 main 线程的 HashMap 就不同了，可以解决上面的问题。

我们提交任务时， 使用的是 Runnable，要实现 HashMap 的拷贝的话，我们需要把 Runnable 进行一层包装，包装的代码如下：

运行结果如下:

 

 从运行结果中可以看出，线程池拿出来的 value 已经是正确的了。

6、总结

 本文通过 ThreadLocal 来改造流程引擎中的上下文传递，希望能够加深大家对 ThreadLocal 的认识和使用技巧，有兴趣的同学可以把我们的代码下载下来，跑跑看。

不啰嗦，文章结束，建议三连！