ThreadLocal 详解和分布式日志中traceId的实现

ThreadLocal 是什么？

首先说明，ThreadLocal与线程同步无关。ThreadLocal虽然提供了一种解决多线程环境下成员变量的问题，但是它并不是解决多线程共享变量的问题。

ThreadLocal类提供了一种线程局部变量(ThreadLocal)，即每一个线程都会保存一份变量副本，每个线程都可以独立地修改自己的变量副本，而不会影响到其他线程，是一种线程隔离的思想。

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org.slf4j.MDC工具类的原理用到了ThreadLocal：

MDC是org.slf4j包下的一个类，它的全称是Mapped Diagnostic Context，我们可以认为它是一个线程安全的存放诊断日志的容器。

MDC的底层是用了ThreadLocal来保存数据的。我们可以用它传递参数。

例如现在有这样一种场景：我们使用RestTemplate调用远程接口时，有时需要在header中传递信息，比如：traceId，source等，便于在查询日志时能够串联一次完整的请求链路，快速定位问题。这种业务场景就能通过ClientHttpRequestInterceptor接口实现，具体做法如下

第一步，定义一个LogFilter拦截所有接口请求，在MDC中设置traceId：

public class LogFilter implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    }
 
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        MdcUtil.add(UUID.randomUUID().toString());
        System.out.println("记录请求日志");
        chain.doFilter(request, response);
        System.out.println("记录响应日志");
    }
 
    @Override
    public void destroy() {
    }
}

第二步，实现ClientHttpRequestInterceptor接口，MDC中获取当前请求的traceId，然后设置到header中

public class RestTemplateInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {
 
    @Override
    public ClientHttpResponse intercept(HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
        request.getHeaders().set("traceId", MdcUtil.get());
        return execution.execute(request, body);
    }
}

第三步，定义配置类，配置上面定义的RestTemplateInterceptor类：

@Configuration
public class RestTemplateConfiguration {
 
    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() {
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
        restTemplate.setInterceptors(Collections.singletonList(restTemplateInterceptor()));
        return restTemplate;
    }
 
    @Bean
    public RestTemplateInterceptor restTemplateInterceptor() {
        return new RestTemplateInterceptor();
    }
}

其中MdcUtil其实是利用MDC工具在ThreadLocal中存储和获取traceId

public class MdcUtil {
    private static final String TRACE_ID = "TRACE_ID";
    public static String get() {
        return MDC.get(TRACE_ID);
    }
 
    public static void add(String value) {
        MDC.put(TRACE_ID, value);
    }
}

能使用MDC保存traceId等参数的根本原因是，用户请求到应用服务器，Tomcat会从线程池中分配一个线程去处理该请求。那么该请求的整个过程中，保存到MDC的ThreadLocal中的参数，也是该线程独享的，所以不会有线程安全问题。