1.通过transmittable-thread-local源码理解线程池线程本地变量传递的源码原理
2.InheritableThreadLocal源码剖析
3.硬核干货：4W字从源码上分析JUC线程池ThreadPoolExecutor的实现原理
4.UE4源码剖析——异步与并行 中篇 之 Thread
5.【Poco笔记】线程Thread
6.Qt——QThread源码浅析

通过transmittable-thread-local源码理解线程池线程本地变量传递的原理

       最近几周，我投入了大量的解读时间和精力，完成了UCloud服务和中间件迁移至阿里云的源码工作，因此没有空闲时间撰写文章。解读不过，源码回忆起很早之前对ThreadLocal源码的解读绿茶影视程序源码分析，其中提到了ThreadLocal存在向预先创建的源码线程中传递变量的局限性。恰好，解读我的源码一位前同事，HSBC的解读技术大牛，提到了团队引入了transmittable-thread-local（TTL）来解决此问题。源码借此机会，解读我深入分析了TTL源码，源码本文将全面分析ThreadLocal和InheritableThreadLocal的解读局限性，并深入探讨TTL整套框架的源码实现。如有对线程池和ThreadLocal不熟悉的读者，建议先阅读相关前置文章，本篇文章行文较为干硬，字数接近5万字，希望读者耐心阅读。

       在Java中，没有直接的API允许子线程获取父线程的实例。获取父线程实例通常需要通过静态本地方法Thread#currentThread()。同样，为了在子线程中传递共享变量，也常采用类似的方法。然而，这种方式会导致硬编码问题，限制了方法的复用性和灵活性。为了解决这一问题，线程本地变量Thread Local应运而生，其基本原理是通过线程实例访问ThreadLocal.ThreadLocalMap来实现变量的存储与传递。

       ThreadLocal与InheritableThreadLocal之间的区别主要在于控制ThreadLocal.ThreadLocalMap的创建时机和线程实例中对应的属性获取方式。通过分析源码，可以清楚地看到它们之间的联系与区别。对于不熟悉概念的读者，可以尝试通过自定义实现来理解其中的原理与关系。

       ThreadLocal和InheritableThreadLocal的最大局限性在于无法为预先创建的线程实例传递变量。泛线程池Executor体系、TimerTask和ForkJoinPool等通常会预先创建线程，因此无法在这些场景中使用ThreadLocal和InheritableThreadLocal来传递变量。

       TTL提供了更灵活的解决方案，它通过委托机制（代理模式）实现了变量的解压文件源码传递。委托可以基于Micrometer统计任务执行时间并上报至Prometheus，然后通过Grafana进行监控展示。此外，TTL通过字节码增强技术（使用ASM或Javassist等工具）实现了类加载时期替换Runnable、Callable等接口的实现，从而实现了无感知的增强功能。TTL还使用了模板方法模式来实现核心逻辑。

       TTL框架的核心类TransmittableThreadLocal继承自InheritableThreadLocal，通过全局静态变量holder来管理所有TransmittableThreadLocal实例。holder实际上是一个InheritableThreadLocal，用于存储所有线程本地变量的映射，实现变量的全局共享。disableIgnoreNullValueSemantics属性的设置可以影响NULL值的处理方式，影响TTL实例的行为。

       发射器Transmitter是TransmittableThreadLocal的一个公有静态类，提供传输TransmittableThreadLocal实例和注册当前线程变量至其他线程的功能。通过Transmitter的静态方法，可以实现捕获、重放和复原线程本地变量的功能。

       TTL通过TtlRunnable类实现了任务的封装，确保在执行任务时能够捕获和传递线程本地变量。在任务执行前后，通过capture和restore方法捕获和重放变量，实现异步执行时上下文的传递。

       启用TTL的Agent模块需要通过Java启动参数添加javaagent来激活字节码增强功能。TTL通过Instrumentation回调激发ClassFileTransformer，实现目标类的字节码增强，从而在执行任务时自动完成上下文的捕捉和传递。

       TTL框架提供了一种高效、灵活的方式来解决线程池中线程复用时上下文传递的问题。通过委托机制和字节码增强技术，TTL实现了无入侵地提供线程本地变量传递功能。如果您在业务代码中遇到异步执行时上下文传递的问题，TTL库是一个值得考虑的解决方案。

InheritableThreadLocal源码剖析

       InheritableThreadLocal是Java中用于在多线程环境共享数据的工具，它允许子线程继承父线程的值，从而避免了线程间数据同步的复杂性。与ThreadLocal不同，InheritableThreadLocal实现了数据的继承机制，确保了数据在父线程到子线程间的顺利传递。这使得在使用线程池或其他线程管理技术时，应用程序能够保持数据的孕育网站源码一致性和完整性。

       InheritableThreadLocal提供了一种从父线程到子线程的数据传递方式，它通过在Thread类中引入了inheritableThreadLocals字段来实现这一功能。这一字段是一个ThreadLocalMap类型的对象，专门用于存储InheritableThreadLocal实例。这意味着当创建子线程时，它会自动接收并继承父线程的值。

       实现这一特性，InheritableThreadLocal主要通过三个关键方法：set、get、remove。它们与ThreadLocal的同名方法相似，但操作的内部数据结构有所不同。InheritableThreadLocal的set、get、remove方法会通过获取inheritableThreadLocals字段中的ThreadLocalMap对象来进行操作，而ThreadLocal则通过操作threadLocals字段。

       为了验证InheritableThreadLocal的继承机制，可以通过在父线程中设置InheritableThreadLocal的值，然后在子线程中尝试获取该值来观察结果。实验证明，子线程能够成功获取到父线程设置的值，证明了InheritableThreadLocal的继承功能。

       在使用InheritableThreadLocal时，需要注意的是它的内存管理。一旦线程创建了InheritableThreadLocal实例，它会一直保留在所有后代线程中，直到显式调用remove方法或线程结束。因此，在资源管理和内存控制上，开发者需要特别注意，以防止潜在的内存泄漏问题。

       总之，InheritableThreadLocal通过在Thread类中引入专门的数据结构和方法来实现其独特的继承机制，简化了多线程编程中数据共享和管理的复杂性。然而，其使用需要谨慎，以避免不必要的内存占用和潜在的内存泄漏风险。

硬核干货：4W字从源码上分析JUC线程池ThreadPoolExecutor的实现原理

       深入剖析JUC线程池ThreadPoolExecutor的执行核心

       早有计划详尽解读ThreadPoolExecutor的源码，因事务繁忙未能及时整理。在之前的文章中，我们曾提及Doug Lea设计的Executor接口，其顶层方法execute()是云中漫步源码线程池扩展的基础。本文将重点关注ThreadPoolExecutor#execute()的实现，结合简化示例，逐步解析。

       ThreadPoolExecutor的核心功能包括固定的核心线程、额外的非核心线程、任务队列和拒绝策略。它的设计巧妙地运用了JUC同步器框架AbstractQueuedSynchronizer(AQS)，以及位操作和CAS技术。以核心线程为例，设计上允许它们在任务队列满时阻塞，或者在超时后轮询，而非核心线程则在必要时创建。

       创建ThreadPoolExecutor时，我们需要指定核心线程数、最大线程数、任务队列类型等。当核心线程和任务队列满载时，会尝试添加额外线程处理新任务。线程池的状态控制至关重要，通过整型变量ctl进行管理和状态转换，如RUNNING、SHUTDOWN、STOP等，状态控制机制包括工作线程上限数量的位操作。

       接下来，我们深入剖析execute()方法。首先，方法会检查线程池状态和工作线程数量，确保在需要时添加新线程。这里涉及一个疑惑：为何需要二次检查？这主要是为了处理任务队列变化和线程池状态切换。任务提交流程中，addWorker()方法负责创建工作线程，其内部逻辑复杂，包含线程中断和适配器Worker的创建。

       Worker内部类是线程池核心，它继承自AQS，实现Runnable接口。Worker的构造和run()方法共同确保任务的执行，同时处理线程中断和生命周期的终结。getTask()方法是工作线程获取任务的关键，它会检查任务队列状态和线程池大小，确保资源的副高指标源码有效利用。

       线程池关闭操作通过shutdown()、shutdownNow()和awaitTermination()方法实现，它们涉及线程中断、任务队列清理和状态更新等步骤，以确保线程池的有序退出。在这些方法中，可重入锁mainLock和条件变量termination起到了关键作用，保证了线程安全。

       ThreadPoolExecutor还提供了钩子方法，允许开发者在特定时刻执行自定义操作。除此之外，它还包含了监控统计、任务队列操作等实用功能，每个功能的实现都是对execute()核心逻辑的扩展和优化。

       总的来说，ThreadPoolExecutor的execute()方法是整个线程池的核心，它的实现原理复杂而精细。后续将陆续分析ExecutorService和ScheduledThreadPoolExecutor的源码，深入探讨线程池的扩展和调度机制。敬请关注，期待下文的详细解析。

UE4源码剖析——异步与并行 中篇 之 Thread

       我们知道UE中的异步框架分为TaskGraph与Thread两种，上篇教程我们学习了TaskGraph，它擅长处理有依赖关系的短任务；本篇教程我们将学习Thread，它与TaskGraph相反，它更擅长于处理长任务。而下一篇文章，我们则会承接Thread，去学习一下引擎中一些重要的线程。

       Thread擅长处理长任务，从长任务生命周期这个层面来看，我们可以先把长任务分为两类：常驻型长任务与非常驻型长任务。

       常驻型长任务侧重于并行，通常用于监听式服务，例如网络传输，使用单独的线程对网络进行监听，每当有网络数据包到达时，线程接收并处理后，不会立即结束，而是重置部分状态，继续监听，等待下一轮数据包。

       非常驻型长任务侧重于异步，通常用于数据处理，例如主线程为了提高性能，避免卡顿，会将一些重负载的运算任务分发给分线程处理，可能分批给多条分线程，主线程继续运行其他逻辑。任务处理完成后，将结果返回给主线程，分线程可销毁。

       接下来，我们通过两个例子学习Thread的使用。

       计算由N到M（N和M为大数字）所有数字的和。使用Thread异步调用，将计算操作交由分线程执行，计算完成后再通知主线程结果，代码实现如下：

       逻辑分为两部分：启动分线程计算数字和，使用Async函数，参数为EAsyncExecution::Thread，创建新线程执行。学习Async函数用法，该函数返回TFuture对象，代表未来状态，当前无法获取结果，但在未来某个时刻状态变为Ready，此时可通过TFuture获取结果。

       主线程注册回调，等待分线程计算完成，使用TFuture的Then函数，完成时触发注册的回调，也可使用Wait系列函数等待计算完成。

       接下来学习常驻型任务使用。

       定义玩家血量上限点，当前点，当血量未满时，每0.2秒恢复1点血量。代码实现分为创建生命治疗仪FRunnable对象、重写Run函数、创建FRunnableThread线程、测试恢复功能和释放线程资源。

       生命治疗仪创建与测试完整代码如下，可验证生命恢复功能和暂停与恢复。

       UE4中的FRunnable与FRunnableThread提供创建常驻型任务所需接口。无论是常驻型还是非常驻型，底层实现相同，都是使用FRunnableThread线程。

       FRunnableThread线程结构包含标识符、逻辑功能、效率与性能、辅助调试字段。线程创建与生命周期分为创建FRunnable类对象、创建FRunnableThread对象两步，通过FRunnable的生命周期管理实现线程运行与停止。

       UE4线程管理流程包括继承并创建FRunnable类对象、创建FRunnableThread对象，生命治疗仪线程创建代码。

       UE4中的几种异步方式底层使用线程实现，学习了线程类型、创建、生命周期、销毁方法，为下篇学习引擎特殊线程打下基础。

【Poco笔记】线程Thread

        Poco的Thread是对标准库std::thread的封装，同时它类似Java一样，提供了Runnable接口。所以使用上是对标Java的。

        与标准库不同的是，Poco::Thread创建和运行时相分离的。这一点标准库设计确实不太友好。例如下面例子。

        同样看例子

        由上面可见，使用基本跟Java类似。创建与运行也分离了。

        看一下主要的运行接口，摘自Poco1.9源码

        源码文件主要包含

        1.Thread.h/Thread.cpp

        提供外部调用接口

        在Thread.cpp中定义了两种Holder, RunnableHolder和CallableHolder。Holder技术是Poco框架中经常用到的，是对某一种类型对象的指针包装。

        Runnable为线程运行类的基类，

        Callable为带一个参数的方法

        2.Thread_POSIX.h/Thread_POSIX.cpp

        3.Thread_VX.h/Thread_VX.cpp

        4.Thread_WIN.h/Thread_WIN.cpp

        5.Thread_WINCE.h/Thread_WINCE.cpp

        这几个文件，每个文件中都定义了ThreadImpl，用于不同平台下的具体实现，Thread私有继承ThreadImp，ThreadImp用于哪一个文件由编译宏决定。

        顺便说一下POSIX系统下的实现。因为使用的是c++，当时没有thread类，所以所有的实现都是使用pthread库来实现的。具体的使用请参考pthread技术文档。

        6.ThreadLocal.h/ThreadLocal.cpp

        ThreadLocal中定义了三个类， TLSAbstractSlot类， TLSSlot类， ThreadLocalStorageç±»

        TLSAbstractSlot是基类，TLSSlot是模板类，通过模板技术包裹了具体的类型。ThreadLocalStorage是用于线程存储，具体是通过一个map来实现。

        因为1.9使用的是c++，还没有引用local_thread关键字，所以这里是通过这种方式实现。

        ThreadLocalStorage定义如下

        那么Poco::Thread的tls是如何定义的？

        源码文件比较少，主要如下文件

        1.Thread.h/Thread.cpp

        2.Thread_STD.h/Thread_POSIX.cpp/Thread_VX.cpp/Thread_WIN.cpp

        Thread.h 主要对实现类ThreadImp的包装，并定义了对外接口。

        Thread_STD.h定义了内部实现,主要提供了ThreadImpç±»

        Thread_POSIX.cpp/Thread_VX.cpp/Thread_WIN.cpp分别定义不同平台下的兼容实现

        在Thread_STD.h中定义了几个重要类型

        在Thread.cpp中增加了两种

        private修饰的ThreadData，定义了线程内部数据。 1.9中源码分别定义在各个平台实现类中，这里抽离出来定义在Thread.cpp中。较之前的定义，这里额外的是新增了std::thread指针。因为直接引用了c++中的thread，有些实现直接借助于它。

Qt——QThread源码浅析

       在探索Qt的多线程处理中，QThread类的实现源码历经变迁。在Qt4.0.1和Qt5.6.2版本中，尽管QThread类的声明相似，但run()函数的实现有所不同。从Qt4.4开始，QThread不再是抽象类，这标志着一些关键调整。

       QThread::start()函数在不同版本中的核心代码保持基本一致，其中Q_D()宏定义是一个预处理宏，用于获取QThread的私有数据。_beginthreadex()函数则是创建线程的核心，调用QThreadPrivate::start(this)，即执行run()函数并发出started()信号。

       QThread::run()函数在Qt4.4后的版本中，不再强制要求重写，而是可以通过start启动事件循环。在Qt5.6.2版本中，run函数的定义更灵活，可以根据需要进行操作。

       关于线程停止，QThread提供了quit()、exit()和terminate()三种方式。quit()和exit(0)等效，用于事件循环中停止线程，而terminate()则立即终止线程，但不推荐使用，因为它可能引发不稳定行为。

       总结起来，QThread的核心功能包括线程的创建、run函数的执行以及线程的结束控制。从Qt4.4版本开始，QThread的使用变得更加灵活，可以根据需要选择是否重写run函数，以及如何正确地停止线程。不同版本间的细微差别需要开发者注意，以确保代码的兼容性和稳定性。

ThreadPoolExecutor简介&源码解析

       线程池是通过池化管理线程的高效工具，尤其在多核CPU时代，利用线程池进行并行处理任务有助于提升服务器性能。ThreadPoolExecutor是线程池的具体实现，它负责线程管理和任务管理，以及处理任务拒绝策略。这个类提供了多种功能，如通过Executors工厂方法配置，执行Runnable和Callable任务，维护任务队列，统计任务完成情况等。

       创建线程池需要考虑关键参数，如核心线程数（任务开始执行时立即创建），最大线程数（任务过多时限制新线程生成），线程存活时间，任务队列大小，线程工厂以及拒绝策略。JDK提供了四种拒绝策略，如默认的AbortPolicy，当资源饱和时抛出异常。此外，线程池还提供了beforeExecute和afterExecute钩子函数，用于在任务执行前后执行自定义操作。

       当任务提交到线程池时，会经历一系列处理流程，包括任务的执行和线程池状态的管理。例如，如果任务队列和线程池满，会根据拒绝策略处理新任务。使用线程池时，需注意线程池容量与状态的计算，以及线程池工作线程的动态调整。

       示例中，自定义线程池并重写钩子函数，创建任务后向线程池提交，可以看到线程池如何根据配置动态调整资源。但要注意，如果任务过多且无法处理，可能会抛出异常。源码分析中，submit方法实际上是调用execute，而execute内部包含Worker类和runWorker方法的逻辑，包括任务的获取和执行。

       线程池的容量上限并非Integer.MAX_VALUE，而是由ctl变量的低位决定。 Doug Lea的工具函数简化了ctl的操作，使得计算线程池状态和工作线程数更加便捷。通过深入了解ThreadPoolExecutor，开发者可以更有效地利用线程池提高应用性能。

ART 深入浅出 - 为何 Thread.getStackTrace() 会崩溃？

       前言

       Thread 类的 getStackTrace() 方法是日常开发中常用的工具，特别是用于卡顿检测方案，如周期性调用 Thread.getStackTrace() 或 Thread.getAllStackTraces 获取主线程调用栈。然而，在频繁调用时，有时会引发崩溃现象。崩溃栈显示关键调用链路涉及 VMStack_getThreadStackTrace()、ThreadList::SuspendThreadByPeer()、ThreadSuspendByPeerWarning()、~LogMessage() 和 Runtime::Abort() 等。接下来，我们将逐步分析这一过程及其原因。

       Thread.getStackTrace 源码分析

       在 ART 源码版本 Android 中，核心调用在于 VMStack.cc 文件的 GetThreadStack 方法。关键步骤已用注释标记。GetThreadStack() 内部逻辑包括挂起线程、调用回调函数生成调用栈以及恢复线程。挂起线程的主要方法是 SuspendThreadByPeer()，该函数包含多步骤，但主要涉及初始化变量、循环检查目标线程状态、设置挂起标志位以及循环判断目标线程是否挂起，直至超时。

       关键点之一在于，当超时时调用 ThreadSuspendByPeerWarning() 函数，其内部 LOG 调用会在严重级别为 FATAL 时直接触发 Abort。这就是文章开头提到的崩溃栈的原因。通常，为避免此崩溃，可以使用 ThreadList::SuspendThreadByThreadId() 函数，该函数在超时时仅产生 WARNING 级别的 LOG，并不会终止运行。

       超时时间由 thread_suspend_timeout_ns_ 变量决定，此变量在 Runtime 初始化时传入 ThreadList，若未指定，则默认值在 thread_list.h 文件中。默认值为 秒，即时间单位为纳秒。因此， 秒的默认超时时间是导致问题的原因之一。

       另一个关键点涉及 ART 如何实际挂起线程。关键代码是 suspended_thread->ModifySuspendCount()，它设置挂起标志位。该函数的原理已通过注释解释。此外，从检查点的角度出发，Java 中的 Check Point 概念在解释执行和机器码执行过程中起到暂停当前指令执行的作用，从而挂起当前线程。检查点存在于 Java 指令执行过程中的特定位置，如 switch/case 语句。

       总结

       通过深入分析，我们知道 Java 层的 Thread.getStackTrace() 方法本质上是将目标线程设置为请求挂起的状态，然后循环判断线程是否挂起。这一过程依赖于各个检查点的执行，从而在调用栈生成过程中引发超时。因此，目标线程迟迟未能执行到检查点是 Thread.getStackTrace() 方法超时的根本原因。