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ThreadLocal MDC

ThreadLocal
2023-09-11 14:17:25 时间

因为MDC底层是用ThreadLocal实现的，所以这里补充一些和ThreadLocal相关的知识点。

1.ThreadLocal的三个层次

关于ThreadLocal有三个层次，可以按照这三个层次去理解就不会乱。

三个层次
 * 第一层是Thread空间，通过Thread.currentThread()获得。
 * 第二层是Thread中的两个ThreadLocalMap，threadLocals和inheritableThreadLocals，访问thread对应的两个ThreadLocalMap成员变量获得。
 * 第三层是每个ThreadLocalMap中key——ThreadLocal和value——ThreadLocal的set方法set的值，在get方法中用ThreadLocal的this作为ThreadLocalMap的key获取value。
 * 无论什么操作都要按照这三个层次依次进行才不会乱

2.ThreadLocalMap

保存了当前Thread中存放的ThreadLocal和ThreadLocal对应的值的键值对。
当前线程的所有ThreadLocal变量组成了这个map的keyset，对应的值组成了这个map的valueset。

3.ThreadLocal的操作

第一步都是先用Thread.currentThread()获得当前线程，然后getMap获取线程中的ThreadLocalMap。
像getMap这些操作方法都是包可见性的，包外部无法操作。以ThreadLocal的get方法举例，
[java] view plain copy
 
  1. /** 
  2.      * Returns the value in the current thread's copy of this 
  3.      * thread-local variable.  If the variable has no value for the 
  4.      * current thread, it is first initialized to the value returned 
  5.      * by an invocation of the {@link #initialValue} method. 
  6.      * 
  7.      * @return the current thread's value of this thread-local 
  8.      */  
  9.     public T get() {  
  10.         Thread t = Thread.currentThread();  
  11.         ThreadLocalMap map = getMap(t);  
  12.         if (map != null) {  
  13.             ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);  
  14.             if (e != null)  
  15.                 return (T)e.value;  
  16.         }  
  17.         return setInitialValue();  
  18.     }  
[java] view plain copy
 
  1. /** 
  2.      * Returns the value in the current thread's copy of this 
  3.      * thread-local variable.  If the variable has no value for the 
  4.      * current thread, it is first initialized to the value returned 
  5.      * by an invocation of the {@link #initialValue} method. 
  6.      * 
  7.      * @return the current thread's value of this thread-local 
  8.      */  
  9.     public T get() {  
  10.         Thread t = Thread.currentThread();  
  11.         ThreadLocalMap map = getMap(t);  
  12.         if (map != null) {  
  13.             ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);  
  14.             if (e != null)  
  15.                 return (T)e.value;  
  16.         }  
  17.         return setInitialValue();  
  18.     }  

4.InheritableThreadLocal

Thread类中有两个ThreadLocalMap，一个是threadLocals，一个是inheritableThreadLocals。
threadLocals保存的是当前线程中的ThreadLocal变量们，inheritableThreadLocals保存的是当前线程父线程中的变量们。
InheritableThreadLocal类覆写了getMap和createMap这两个方法，
[java] view plain copy
 
  1. /** 
  2.     * Get the map associated with a ThreadLocal. 
  3.     * 
  4.     * @param t the current thread 
  5.     */  
  6.    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {  
  7.       return t.inheritableThreadLocals;  
  8.    }  
[java] view plain copy
 
  1. /** 
  2.     * Get the map associated with a ThreadLocal. 
  3.     * 
  4.     * @param t the current thread 
  5.     */  
  6.    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {  
  7.       return t.inheritableThreadLocals;  
  8.    }  
[java] view plain copy
 
  1. /** 
  2.      * Create the map associated with a ThreadLocal. 
  3.      * 
  4.      * @param t the current thread 
  5.      * @param firstValue value for the initial entry of the table. 
  6.      * @param map the map to store. 
  7.      */  
  8.     void createMap(Thread t, T firstValue) {  
  9.         t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);  
  10.     }  
[java] view plain copy
 
  1. /** 
  2.      * Create the map associated with a ThreadLocal. 
  3.      * 
  4.      * @param t the current thread 
  5.      * @param firstValue value for the initial entry of the table. 
  6.      * @param map the map to store. 
  7.      */  
  8.     void createMap(Thread t, T firstValue) {  
  9.         t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);  
  10.     }  
可以看出在初始化或者getMap的时候，获取到的都是inheritableThreadLocals引用，操作的也是inheritableThreadLocals这个ThreadLocalMap。

5.threadLocals和inheritableThreadLocals的初始化

[java] view plain copy
 
  1. /** 
  2.      * Initializes a Thread. 
  3.      * 
  4.      * @param g the Thread group 
  5.      * @param target the object whose run() method gets called 
  6.      * @param name the name of the new Thread 
  7.      * @param stackSize the desired stack size for the new thread, or 
  8.      *        zero to indicate that this parameter is to be ignored. 
  9.      */  
  10.     private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,  
  11.                       long stackSize) {  
  12.         ...  
  13.         Thread parent = currentThread();  
  14.         ...  
  15.         if (parent.inheritableThreadLocals != null)  
  16.             this.inheritableThreadLocals =  
  17.                 ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);  
  18.         ...  
  19.     }  
[java] view plain copy
 
  1. /** 
  2.      * Initializes a Thread. 
  3.      * 
  4.      * @param g the Thread group 
  5.      * @param target the object whose run() method gets called 
  6.      * @param name the name of the new Thread 
  7.      * @param stackSize the desired stack size for the new thread, or 
  8.      *        zero to indicate that this parameter is to be ignored. 
  9.      */  
  10.     private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,  
  11.                       long stackSize) {  
  12.         ...  
  13.         Thread parent = currentThread();  
  14.         ...  
  15.         if (parent.inheritableThreadLocals != null)  
  16.             this.inheritableThreadLocals =  
  17.                 ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);  
  18.         ...  
  19.     }  
在new一个Thread的时候会调用Thread的init方法，该方法中如果parent线程的inheritableThreadLocals不是null的话，就会用createInheritedMap方法，用parent的inheritableThreadLocals中的元素构造一个新的ThreadLocalMap。
注意：该操作只在线程初始化的时候进行，所以在该线程初始化之后，parent线程对parent线程自己的inheritableThreadLocals变量的操作不会影响到当前线程的inheritableThreadLocals了，因为已经不是同一个map了。
MDC就是利用这个InheritableThreadLocal把父线程的context带到子线程中，把上下文传递到子线程中通过日志输出，把一次完整的请求串联起来。

6.parent线程

[java] view plain copy
 
  1. Thread parent = currentThread();  
[java] view plain copy
 
  1. Thread parent = currentThread();  
在Thread的init方法中，是通过获得当前线程作为parent线程，也就是说，在哪个线程中new的这个Thread并start的，执行该操作的线程就是new的新Thread的parent线程。
但是init方法只在线程初始化的时候执行一次，所以如果用的线程池来使线程重用的话，就不会再调用这个init方法了，这会带来一些问题，后面会具体说。

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