詳解Spring Cloud中Hystrix 線程隔離導(dǎo)致ThreadLocal數(shù)據(jù)丟失

更新時間：2018年03月26日 10:27:30 作者：尹吉歡

這篇文章主要介紹了詳解Spring Cloud中Hystrix 線程隔離導(dǎo)致ThreadLocal數(shù)據(jù)丟失,小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

在Spring Cloud中我們用Hystrix來實現(xiàn)斷路器，Zuul中默認(rèn)是用信號量（Hystrix默認(rèn)是線程）來進行隔離的，我們可以通過配置使用線程方式隔離。

在使用線程隔離的時候，有個問題是必須要解決的，那就是在某些業(yè)務(wù)場景下通過ThreadLocal來在線程里傳遞數(shù)據(jù)，用信號量是沒問題的，從請求進來，但后續(xù)的流程都是通一個線程。

當(dāng)隔離模式為線程時，Hystrix會將請求放入Hystrix的線程池中去執(zhí)行，這個時候某個請求就有A線程變成B線程了，ThreadLocal必然消失了。

下面我們通過一個簡單的列子來模擬下這個流程：

public class CustomThreadLocal {
  static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
  public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        CustomThreadLocal.threadLocal.set("猿天地");
        new Service().call();
      }
    }).start();
  }
}
class Service {
  public void call() {
    System.out.println("Service:" + Thread.currentThread().getName());
    System.out.println("Service:" + CustomThreadLocal.threadLocal.get());
    new Dao().call();
  }
}
class Dao {
  public void call() {
    System.out.println("==========================");
    System.out.println("Dao:" + Thread.currentThread().getName());
    System.out.println("Dao:" + CustomThreadLocal.threadLocal.get());
  }
}

我們在主類中定義了一個ThreadLocal用來傳遞數(shù)據(jù)，然后起了一個線程，在線程中調(diào)用Service中的call方法，并且往Threadlocal中設(shè)置了一個值，在Service中獲取ThreadLocal中的值，然后再調(diào)用Dao中的call方法，也是獲取ThreadLocal中的值，我們運行下看效果：

Service:Thread-0
Service:猿天地
==========================
Dao:Thread-0
Dao:猿天地

可以看到整個流程都是在同一個線程中執(zhí)行的，也正確的獲取到了ThreadLocal中的值，這種情況是沒有問題的。

接下來我們改造下程序，進行線程切換，將調(diào)用Dao中的call重啟一個線程執(zhí)行：

public class CustomThreadLocal {
  static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
  public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        CustomThreadLocal.threadLocal.set("猿天地");
        new Service().call();
      }
    }).start();
  }
}
class Service {
  public void call() {
    System.out.println("Service:" + Thread.currentThread().getName());
    System.out.println("Service:" + CustomThreadLocal.threadLocal.get());
    //new Dao().call();
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        new Dao().call();
      }
    }).start();
  }
}
class Dao {
  public void call() {
    System.out.println("==========================");
    System.out.println("Dao:" + Thread.currentThread().getName());
    System.out.println("Dao:" + CustomThreadLocal.threadLocal.get());
  }
}

再次運行，看效果：

Service:Thread-0
Service:猿天地
==========================
Dao:Thread-1
Dao:null

可以看到這次的請求是由2個線程共同完成的，在Service中還是可以拿到ThreadLocal的值，到了Dao中就拿不到了，因為線程已經(jīng)切換了，這就是開始講的ThreadLocal的數(shù)據(jù)會丟失的問題。

那么怎么解決這個問題呢，其實也很簡單，只需要改一行代碼即可:

static ThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();

將ThreadLocal改成InheritableThreadLocal，我們看下改造之后的效果：

Service:Thread-0
Service:猿天地
==========================
Dao:Thread-1
Dao:猿天地

值可以正常拿到，InheritableThreadLocal就是為了解決這種線程切換導(dǎo)致ThreadLocal拿不到值的問題而產(chǎn)生的。

要理解InheritableThreadLocal的原理，得先理解ThreadLocal的原理，我們稍微簡單的來介紹下ThreadLocal的原理：

每個線程都有一個 ThreadLocalMap 類型的 threadLocals 屬性，ThreadLocalMap 類相當(dāng)于一個Map，key 是 ThreadLocal 本身，value 就是我們設(shè)置的值。

public class Thread implements Runnable {
  ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}

當(dāng)我們通過 threadLocal.set(“猿天地”); 的時候，就是在這個線程中的 threadLocals 屬性中放入一個鍵值對，key 是當(dāng)前線程，value 就是你設(shè)置的值猿天地。

public void set(T value) {
  Thread t = Thread.currentThread();
  ThreadLocalMap map = getMap(t);
  if (map != null)
    map.set(this, value);
  else
    createMap(t, value);
}

當(dāng)我們通過 threadlocal.get() 方法的時候，就是根據(jù)當(dāng)前線程作為key來獲取這個線程設(shè)置的值。

public T get() {
  Thread t = Thread.currentThread();
  ThreadLocalMap map = getMap(t);
  if (map != null) {
    ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
    if (e != null) {
       @SuppressWarnings("unchecked")
       T result = (T)e.value;
       return result;
    }
  }
  return setInitialValue();
}

通過上面的介紹我們可以了解到threadlocal能夠傳遞數(shù)據(jù)是用Thread.currentThread()當(dāng)前線程來獲取，也就是只要在相同的線程中就可以獲取到前方設(shè)置進去的值。

如果在threadlocal設(shè)置完值之后，下步的操作重新創(chuàng)建了一個線程，這個時候Thread.currentThread()就已經(jīng)變了，那么肯定是拿不到之前設(shè)置的值。具體的問題復(fù)現(xiàn)可以參考上面我的代碼。

那為什么InheritableThreadLocal就可以呢？

InheritableThreadLocal這個類繼承了ThreadLocal，重寫了3個方法，在當(dāng)前線程上創(chuàng)建一個新的線程實例Thread時，會把這些線程變量從當(dāng)前線程傳遞給新的線程實例。

public class InheritableThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {
  /**
   * Computes the child's initial value for this inheritable thread-local
   * variable as a function of the parent's value at the time the child
   * thread is created. This method is called from within the parent
   * thread before the child is started.
   * <p>
   * This method merely returns its input argument, and should be overridden
   * if a different behavior is desired.
   *
   * @param parentValue the parent thread's value
   * @return the child thread's initial value
   */
  protected T childValue(T parentValue) {
    return parentValue;
  }
  /**
   * Get the map associated with a ThreadLocal.
   *
   * @param t the current thread
   */
  ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.inheritableThreadLocals;
  }
  /**
   * Create the map associated with a ThreadLocal.
   *
   * @param t the current thread
   * @param firstValue value for the initial entry of the table.
   */
  void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
  }
}

通過上面的代碼我們可以看到InheritableThreadLocal 重寫了childValue, getMap,createMap三個方法，當(dāng)我們往里面set值的時候，值保存到了inheritableThreadLocals里面，而不是之前的threadLocals。

關(guān)鍵的點來了，為什么當(dāng)創(chuàng)建新的線程池，可以獲取到上個線程里的threadLocal中的值呢？原因就是在新創(chuàng)建線程的時候，會把之前線程的inheritableThreadLocals賦值給新線程的inheritableThreadLocals，通過這種方式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳遞。

源碼最開始在Thread的init方法中，如下：

if (parent.inheritableThreadLocals != null)
  this.inheritableThreadLocals =
        ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);

createInheritedMap如下：

static ThreadLocalMap createInheritedMap(ThreadLocalMap parentMap) {
    return new ThreadLocalMap(parentMap);
  }

賦值代碼：

 private ThreadLocalMap(ThreadLocalMap parentMap) {
   Entry[] parentTable = parentMap.table;
   int len = parentTable.length;
   setThreshold(len);
   table = new Entry[len];
   for (int j = 0; j < len; j++) {
      Entry e = parentTable[j];
      if (e != null) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        ThreadLocal<Object> key = (ThreadLocal<Object>) e.get();
        if (key != null) {
          Object value = key.childValue(e.value);
          Entry c = new Entry(key, value);
          int h = key.threadLocalHashCode & (len - 1);
          while (table[h] != null)
            h = nextIndex(h, len);
          table[h] = c;
          size++;
        }
      }
    }
}

到此為止，通過inheritableThreadLocals我們可以在父線程創(chuàng)建子線程的時候?qū)ocal中的值傳遞給子線程，這個特性已經(jīng)能夠滿足大部分的需求了，但是還有一個很嚴(yán)重的問題是如果是在線程復(fù)用的情況下就會出問題，比如線程池中去使用inheritableThreadLocals 進行傳值，因為inheritableThreadLocals 只是會再新創(chuàng)建線程的時候進行傳值，線程復(fù)用并不會做這個操作，那么要解決這個問題就得自己去擴展線程類，實現(xiàn)這個功能。

不要忘記我們是做Java的哈，開源的世界有你需要的任何東西，下面我給大家推薦一個實現(xiàn)好了的Java庫，是阿里開源的transmittable-thread-local。

GitHub地址：https://github.com/alibaba/transmittable-thread-local

主要功能就是解決在使用線程池等會緩存線程的組件情況下，提供ThreadLocal值的傳遞功能，解決異步執(zhí)行時上下文傳遞的問題。

JDK的InheritableThreadLocal類可以完成父線程到子線程的值傳遞。但對于使用線程池等會緩存線程的組件的情況，線程由線程池創(chuàng)建好，并且線程是緩存起來反復(fù)使用的；這時父子線程關(guān)系的ThreadLocal值傳遞已經(jīng)沒有意義，應(yīng)用需要的實際上是把任務(wù)提交給線程池時的ThreadLocal值傳遞到任務(wù)執(zhí)行時。

transmittable-thread-local使用方式分為三種，修飾Runnable和Callable，修飾線程池，Java Agent來修飾JDK線程池實現(xiàn)類

接下來給大家演示下線程池的修飾方式，首先來一個非正常的案例，代碼如下：

public class CustomThreadLocal {
  static ThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();
  static ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
  public static void main(String[] args) {
    for(int i=0;i<100;i++) {
       int j = i;
      pool.execute(new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          CustomThreadLocal.threadLocal.set("猿天地"+j);
          new Service().call();
        }
      }));
    }
  }
}
class Service {
  public void call() {
    CustomThreadLocal.pool.execute(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        new Dao().call();
      }
    });
  }
}
class Dao {
  public void call() {
     System.out.println("Dao:" + CustomThreadLocal.threadLocal.get());
  }
}

運行上面的代碼出現(xiàn)的結(jié)果是不正確的，輸出結(jié)果如下：

Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99
Dao:猿天地99

正確的應(yīng)該是從1到100，由于線程的復(fù)用，值被替換掉了才會出現(xiàn)不正確的結(jié)果

接下來使用transmittable-thread-local來改造有問題的代碼，添加transmittable-thread-local的Maven依賴：

<dependency>
  <groupId>com.alibaba</groupId>
  <artifactId>transmittable-thread-local</artifactId>
  <version>2.2.0</version>
</dependency>

只需要修改2個地方,修飾線程池和替換InheritableThreadLocal：

static TransmittableThreadLocal<String> threadLocal = new TransmittableThreadLocal<>();
static ExecutorService pool = TtlExecutors.getTtlExecutorService(Executors.newFixedThreadPool(2));

正確的結(jié)果如下：

Dao:猿天地85
Dao:猿天地84
Dao:猿天地86
Dao:猿天地87
Dao:猿天地88
Dao:猿天地90
Dao:猿天地89
Dao:猿天地91
Dao:猿天地93
Dao:猿天地92
Dao:猿天地94
Dao:猿天地95
Dao:猿天地97
Dao:猿天地96
Dao:猿天地98
Dao:猿天地99

到這里我們就已經(jīng)可以完美的解決線程中，線程池中ThreadLocal數(shù)據(jù)的傳遞了，各位看官又疑惑了，標(biāo)題不是講的Spring Cloud中如何解決這個問題么，我也是在Zuul中發(fā)現(xiàn)這個問題的，解決方案已經(jīng)告訴大家了，至于怎么解決Zuul中的這個問題就需要大家自己去思考了，后面有時間我再分享給大家。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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