阿里开源支持缓存线程池的ThreadLocal Transmittable ThreadLocal(TTL)
功能
在使用线程池等会缓存线程的组件情况下,提供ThreadLocal值的传递功能。
JDK的InheritableThreadLocal类可以完成父子线程值的传递。 但对于使用线程池等会缓存线程的组件的情况,线程由线程池创建好,并且线程是缓存起来反复使用的;这时父子线程关系的上下文传递已经没有意义,应用中要做上下文传递,实际上是在把 任务提交给线程池时的上下文传递到 任务执行时。
本库提供的TransmittableThreadLocal类继承并加强InheritableThreadLocal类,解决上述的问题,使用详见User Guide。
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需求场景
在ThreadLocal的需求场景即是TTL的潜在需求场景,如果你的业务需要『在使用线程池等会缓存线程的组件情况下传递ThreadLocal』则是TTL目标场景。
下面是几个典型场景例子。
分布式跟踪系统
应用容器或上层框架跨应用代码给下层SDK传递信息
日志收集记录系统上下文
各个场景的展开说明参见子文档 需求场景。
User Guide
使用类TransmittableThreadLocal来保存上下文,并跨线程池传递。
TransmittableThreadLocal继承InheritableThreadLocal,使用方式也类似。
比InheritableThreadLocal,添加了protected方法copy,用于定制 任务提交给线程池时的上下文传递到 任务执行时时的拷贝行为,缺省是传递的是引用。
具体使用方式见下面的说明。
1. 简单使用
父线程给子线程传递值。
示例代码:
// 在父线程中设置
TransmittableThreadLocal<String> parent = new TransmittableThreadLocal<String>();
parent.set("value-set-in-parent"); // =====================================================
// 在子线程中可以读取, 值是"value-set-in-parent"
String value = parent.get();
这是其实是InheritableThreadLocal的功能,应该使用InheritableThreadLocal来完成。
但对于使用了异步执行(往往使用线程池完成)的情况,线程由线程池创建好,并且线程是缓存起来反复使用的。
这时父子线程关系的上下文传递已经没有意义,应用中要做上下文传递,实际上是在把 任务提交给线程池时的上下文传递到任务执行时。 解决方法参见下面的这几种用法。
2. 保证线程池中传递值
2.1 修饰Runnable和Callable
使用com.alibaba.ttl.TtlRunnable和com.alibaba.ttl.TtlCallable来修饰传入线程池的Runnable和Callable。
示例代码:
TransmittableThreadLocal<String> parent = new TransmittableThreadLocal<String>();
parent.set("value-set-in-parent");
Runnable task = new Task("1"); // 额外的处理,生成修饰了的对象
ttlRunnable Runnable ttlRunnable = TtlRunnable.get(task);
executorService.submit(ttlRunnable); // =====================================================
// Task中可以读取, 值是"value-set-in-parent"
String value = parent.get();
上面演示了Runnable,Callable的处理类似
TransmittableThreadLocal<String> parent = new TransmittableThreadLocal<String>();
parent.set("value-set-in-parent"); Callable call = new Call("1"); // 额外的处理,生成修饰了的对象
ttlCallable Callable ttlCallable = TtlCallable.get(call);
executorService.submit(ttlCallable); // =====================================================
// Call中可以读取, 值是"value-set-in-parent" String value = parent.get();
整个过程的完整时序图
2.2 修饰线程池
省去每次Runnable和Callable传入线程池时的修饰,这个逻辑可以在线程池中完成。
通过工具类com.alibaba.ttl.threadpool.TtlExecutors完成,有下面的方法:
getTtlExecutor:修饰接口Executor
getTtlExecutorService:修饰接口ExecutorService
ScheduledExecutorService:修饰接口ScheduledExecutorService
示例代码:
ExecutorService executorService = ... // 额外的处理,生成修饰了的对象
executorService executorService = TtlExecutors.getTtlExecutorService(executorService);
TransmittableThreadLocal<String> parent = new TransmittableThreadLocal<String>();
parent.set("value-set-in-parent");
Runnable task = new Task("1"); Callable call = new Call("2");
executorService.submit(task);
executorService.submit(call); // =====================================================
// Task或是Call中可以读取, 值是"value-set-in-parent"
String value = parent.get();
2.3 使用Java Agent来修饰JDK线程池实现类
这种方式,实现线程池的传递是透明的,代码中没有修饰Runnable或是线程池的代码。
# 即可以做到应用代码 无侵入,后面文档有结合实际场景的架构对这一点的说明。
示例代码:
// 框架代码
TransmittableThreadLocal<String> parent = new TransmittableThreadLocal<String>();
parent.set("value-set-in-parent"); // 应用代码
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
Runnable task = new Task("1");
Callable call = new Call("2");
executorService.submit(task);
executorService.submit(call); // =====================================================
// Task或是Call中可以读取, 值是"value-set-in-parent"
String value = parent.get();
Demo参见AgentDemo.java。
目前Agent中,修饰了jdk中的两个线程池实现类(实现代码在TtlTransformer.java):
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor
java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor
在Java的启动参数加上:
-Xbootclasspath/a:/path/to/transmittable-thread-local-2.x.x.jar
-javaagent:/path/to/transmittable-thread-local-2.x.x.jar
注意:
Agent修改是JDK的类,类中加入了引用TTL的代码,所以TTL Agent的Jar要加到bootclasspath上。
Java命令行示例如下:
java -Xbootclasspath/a:transmittable-thread-local-2.0.0.jar \
-javaagent:transmittable-thread-local-2.0.0.jar \
-cp classes \
com.alibaba.ttl.threadpool.agent.demo.AgentDemo
有Demo演示『使用Java Agent来修饰线程池实现类』,执行工程下的脚本run-agent-demo.sh即可运行Demo。
Java Agent的使用方式在什么情况下TTL会失效
由于Runnable和Callable的修饰代码,是在线程池类中插入的。下面的情况会让插入的代码被绕过,传递会失效。
用户代码中继承java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor和java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor, 覆盖了execute、submit、schedule等提交任务的方法,并且没有调用父类的方法。
修改线程池类的实现,execute、submit、schedule等提交任务的方法禁止这些被覆盖,可以规避这个问题。目前,没有修饰java.util.Timer类,使用Timer时,TTL会有问题。
Java API Docs
当前版本的Java API文档地址: http://alibaba.github.io/transmittable-thread-local/apidocs/
Maven依赖
示例:
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>transmittable-thread-local</artifactId>
<version>2.0.0</version>
</dependency>
可以在 search.maven.org 查看可用的版本。
FAQ
Mac OS X下,使用javaagent,可能会报JavaLaunchHelper的出错信息。
JDK Bug: http://bugs.sun.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=8021205
可以换一个版本的JDK。我的开发机上1.7.0_40有这个问题,1.6.0_51、1.7.0_45可以运行。
# 1.7.0_45还是有JavaLaunchHelper的出错信息,但不影响运行。
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