1.一文读懂ThreadLocal的原理及使用场景
2.Vert.x 源码解析(4.x)——Local EvnentBus入门使用和源码解析
3.InheritableThreadLocal源码剖析
4.通过transmittable-thread-local源码理解线程池线程本地变量传递的原理
一文读懂ThreadLocal的原理及使用场景
ThreadLocal 类是用来提供线程内部的局部变量,即线程本地变量。这种变量在多线程环境下访问(通过get和set方法访问)时能够保证各个线程的变量相对独立于其他线程内的变量,不同线程之间不会相互干扰,这种变量在线程的生命周期内起作用,减少同一个线程内多个函数或组件之间一些公共变量传递的复杂度。
ThreadLocal 表示线程的hbuilder社交源码“本地变量”,即每个线程都拥有该变量副本,达到人手一份的效果,各用各的,这样就可以避免共享资源的竞争。
在高并发中会存在多个线程同时修改一个共享变量的场景,这就可能会出现线性安全问题。为了解决线性安全问题,可以通过加锁来实现,例如使用synchronized 或者Lock。但是加锁的方式可能会导致系统变慢。另外一种方式,可以使用ThreadLocal类访问共享变量,这样会在每个线程的本地,都保存一份共享变量的拷贝副本。这是一种“空间换时间”的方案,虽然会让内存占用大很多,但是由于不需要同步也就减少了线程可能存在的阻塞等待,从而提高时间效率。
接下来就让我们学习 ThreadLocal 的几个核心方法,来了解ThreadLocal 的实现原理。
set() 方法设置当前线程中 ThreadLocal 变量的值,该方法的源码为:通过源码我们知道 value 是存放在 ThreadLocalMap 里的,数据 value 是存放在 ThreadLocalMap 这个容器中的,并且是以当前 ThreadLocal 实例为 key 的。
ThreadLocalMap 是怎样来的?源码很清楚,是弓箭源码50专精源码通过getMap(t)进行获取:该方法直接返回当前线程对象 t 的一个成员变量 ThreadLocals:也就是说ThreadLocalMap 的引用是作为 Thread 的一个成员变量的,被 Thread 进行维护的。
总结一下 set 方法:通过当前线程对象 thread 获取该 thread 所维护的 ThreadLocalMap,如果 ThreadLocalMap 不为 null,则以 ThreadLocal 实例为 key,值为 value 的键值对存入 ThreadLocalMap,若 ThreadLocalMap 为 null 的话,就新建 ThreadLocalMap,然后再以 ThreadLocal 为键,值为 value 的键值对存入即可。
get() 方法是获取当前线程中 ThreadLocal 变量的值,代码逻辑请看注释,另外,看下 setInitialValue 主要做了些什么事情?这段方法的逻辑和 set 方法几乎一致,关注的是 initialValue 方法:这个方法是 protected 修饰的,也就是说继承 ThreadLocal 的子类可重写该方法,实现赋值为其他的初始值。
总结一下 get 方法:通过当前线程 thread 实例获取到它所维护的 ThreadLocalMap,然后以当前 ThreadLocal 实例为 key 获取该 map 中的键值对(Entry),如果 Entry 不为 null 则返回 Entry 的 value。如果获取 ThreadLocalMap 为 null 或者 Entry 为 null 的话,就以当前 ThreadLocal 为 Key,value 为 null 存入 map 后,并返回 null。
remove() 方法实现了如何删数据的操作。删除数据当然是从 map 中删除数据,先获取与当前线程相关联的 ThreadLocalMap,然后从 map 中删除该 ThreadLocal 实例为 key 的键值对即可。
从上面的分析我们已经知道,数据其实都放在了 ThreadLocalMap 中,ThreadLocal 的 get、set 和 remove 方法实际上都是dnf辅助稳定源码源码通过 ThreadLocalMap 的 getEntry、set 和 remove 方法实现的。ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 一个静态内部类,内部维护了一个数组(Entry 类型的 table 数组),Entry 是一个以 ThreadLocal 为 key,Object 为 value 的键值对,这里的ThreadLocal 是弱引用。每个线程实例中都可以通过 ThreadLocals 获取到 ThreadLocalMap,而 ThreadLocalMap 实际上就是一个以 ThreadLocal 实例为 key,任意对象为 value 的 Entry 数组。当我们为 ThreadLocal 变量赋值时,实际上就是以当前 ThreadLocal 实例为 key,值为 value 的 Entry 往这个 ThreadLocalMap 中存放。需要注意的是,Entry 中的 key 是弱引用,当 ThreadLocal 外部强引用被置为 null(ThreadLocalInstance=null)时,系统 GC 的时候,根据可达性分析,这个 ThreadLocal 实例就没有任何一条链路能够引用到它,此时 ThreadLocal 势必会被回收,这样一来,ThreadLocalMap 中就会出现 key 为 null 的 Entry,如果没有办法访问这些 key 为 null 的 Entry 的 value,如果当前线程再迟迟不结束的话,这些 key 为 null 的 Entry 的 value 就会一直存在一条强引用链:Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value 永远无法回收,造成内存泄漏。
当然,如果当前 thread 运行结束,ThreadLocal、ThreadLocalMap、Entry 没有引用链可达,在垃圾回收的cc支付源码2021源码时候都会被系统回收。在实际开发中,会使用线程池去维护线程的创建和复用,比如固定大小的线程池,线程为了复用是不会主动结束的。
本文主要讲解了ThreadLocal的作用及基本用法,以及ThreadLocal的实现原理和基础方法。线上环境中,ThreadLocal还有可能引起内存泄漏,这方面内容我们后续接着讲。
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Vert.x 源码解析(4.x)——Local EvnentBus入门使用和源码解析
Vert.x 源码解析(4.x)——Local EvnentBus入门使用和源码解析 本文将介绍使用和解析Vert.x的本地事件总线(Local EvnentBus)的基本概念、入门使用方法以及源码解析。1. 简介
Vert.x EventBus是一个用于异步通信的分布式事件总线,支持在同个Vert.x应用程序内部或跨多个Vert.x应用程序之间的消息交互,实现组件、模块或服务之间的松耦合与高度可扩展性。2. 基本概念
EventBus分为Local模式和Clustered模式,Local模式适用于项目内部通信,而Clustered模式用于集群间传输。3. 入门使用
3.1 获取EventBus
每个Vertx实例仅有一个EventBus实例,可使用注册处理器、调用consumer()方法获取MessageConsumer对象。 在集群模式下注册处理器时,注册信息传播至集群中所有节点可能需要时间。3.2 注销处理器
通过unregister方法注销处理器,在集群模式下,此动作传播至节点可能需要额外时间,可使用回调完成通知。3.3 发布消息
使用publish方法指定地址发布消息,消息将传递给所有在该地址注册的处理器。3.4 发送消息
使用send方法发送消息至指定地址的单个处理器。3.5 设置消息头
在发送或publish消息时可提供DeliveryOptions来设置头信息。java源码混淆输出源码3.6 消息顺序
消息按发送顺序传递给处理器。3.7 消息对象
消息处理器接收到的对象类型为Message,包含消息体和头信息。3.8 应答消息/发送回复
通过reply方法在处理器接收到消息后发送回复至消息来源,确认处理。3.9 带超时的发送
使用DeliveryOptions指定超时时间,若超时未收到回复,则调用应答处理器。3. 发送失败
消息发送失败时,应答处理器将接收到异常失败结果。3. 消息编解码器
注册消息编解码器支持发送任何对象,通过DeliveryOptions指定对象类型。3. 集群模式的Event Bus
将多个Vert.x实例组合为集群,实现分布式Event Bus。4. 关键类简介
4.1 主要类的作用
EventBus、EventBusInternal、EventBusImpl: EventBus接口定义方法,EventBusImpl实现管理消息、监听器注册、消息派发等功能,异步操作。 HandlerRegistration、MessageConsumerImpl: 消费者实现类,管理订阅关系与消息派发。 DeliveryContextBase、InboundDeliveryContext、OutboundDeliveryContext: 消息传递管理类,处理发送和接收过程。4.2 EventBus系列
EventBus、EventBusInternal: EventBus接口,EventBusImpl实现。4.3 MessageConsumer系列
MessageConsumerImpl实现消息消费与订阅管理。4.4 DeliveryContext系列
DeliveryContextBase管理消息传递过程,InboundDeliveryContext处理接收消息,OutboundDeliveryContext处理发送消息。4.5 Message系列
Message实现消息对象,MessageImpl具体实现。4.5.3 MessageCodec系列
CodecManager获取解码器,lookupCodec方法实现消息解码。5. Local模式EventBus源码解析
5.1 consumer方法分析
绑定时调用consumer方法,创建MessageConsumerImpl实例。5.2 handler
注册处理器,涉及HandlerRegistration、EventBusImpl等类。5.3 send
发送消息,EventBusImpl类实现,包括创建消息、发送上下文等。5.4 reply
回复消息,与send方法类似。5.5 总结
本地事件总线操作简单,消息发布与发送遵循明确的步骤。回复消息与发送类似,关键在于消息处理与应答机制。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。
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,我投入了大量的时间和精力,完成了UCloud服务和中间件迁移至阿里云的工作,因此没有空闲时间撰写文章。不过,回忆起很早之前对ThreadLocal源码的分析,其中提到了ThreadLocal存在向预先创建的线程中传递变量的局限性。恰好,我的一位前同事,HSBC的技术大牛,提到了团队引入了transmittable-thread-local(TTL)来解决此问题。借此机会,我深入分析了TTL源码,本文将全面分析ThreadLocal和InheritableThreadLocal的局限性,并深入探讨TTL整套框架的实现。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。