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。

1. 分布式跟踪系统

2. 应用容器或上层框架跨应用代码给下层SDK传递信息

3. 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。

更多文档

• 需求场景说明

• Developer Guide

• 性能测试