了解 Java 中的 InheritableThreadLocal

Question

我希望 ParentThread 将 threadId 设置为传递给其构造函数的值（例如 p1）。然后它的所有孩子都将threadId 设置为p1.c1、p1.c2 等等。我写了以下代码：

public class InheritableThreadLocalDemo {

    public static void main(String[] args) 
    { 
        ParentThread pt = new ParentThread("p1"); 
        pt.start(); 
    } 
}

class ParentThread extends Thread { 
    static int childCount = 0;

    public static InheritableThreadLocal threadId = new InheritableThreadLocal() {
        public Object childValue(Object parentValue) 
        { 
            return parentValue.toString() + ".c" + (++childCount) ;  //this is line 18 where NullPointerException is occuring
        }
    }; 

    public ParentThread(String pThreadId) {
        threadId.set(pThreadId);
    }

    public void run() 
    { 
        System.out.println("Thread id:" + threadId.get());

        ChildThread childThread1 = new ChildThread(); 
        childThread1.start(); 

        ChildThread childThread2 = new ChildThread(); 
        childThread2.start();
    } 
} 
class ChildThread extends Thread { 

    public void run() 
    { 
        System.out.println("Child Thread Value :" + ParentThread.threadId.get()); 
    } 
} 

打印出来：

Thread id:null
Exception in thread "Thread-0" java.lang.NullPointerException
    at com.mahesha999.examples.java.multithreading.ParentThread$1.childValue(InheritableThreadLocalDemo.java:18)
    at java.lang.ThreadLocal$ThreadLocalMap.<init>(Unknown Source)
    at java.lang.ThreadLocal$ThreadLocalMap.<init>(Unknown Source)
    at java.lang.ThreadLocal.createInheritedMap(Unknown Source)
    at java.lang.Thread.init(Unknown Source)
    at java.lang.Thread.init(Unknown Source)
    at java.lang.Thread.<init>(Unknown Source)
    at com.mahesha999.examples.java.multithreading.ChildThread.<init>(InheritableThreadLocalDemo.java:37)
    at com.mahesha999.examples.java.multithreading.ParentThread.run(InheritableThreadLocalDemo.java:30)

我在eclipse中调试，发现里面的构造函数threadId被正确设置为p1，但是在ParentThread.run()里面，读作null。此外，在 childValue 内部，.toString() 被调用 null，抛出 NullPointerException。

Q1. *为什么构造函数中设置的值在run()和childValue()中不可见？

我也想要这个ParentClass 可重复使用，也就是说我应该能够拥有类似的系列

• p2.c1、p2.c2等
• p3.c1、p3.c2等
• 等等

我觉得，为此，我应该将childCount 和threadId 设为非静态。但是从这两个变量中删除 static 会给我编译时错误

Cannot make a static reference to the non-static field ParentThread.threadId

在ChildThread.run() 内，用于ParentThread.threadId.get()。但是，现在我无法想象如何使这些 InheritableThreadLocal 变量在每个实例的每个线程中唯一。

Q2.我该怎么做？

Q3. 还是在这里遗漏了一些愚蠢的东西？ “每个实例每个线程唯一”只不过是“每个实例唯一”，在这种情况下我们根本不需要线程本地的概念吗？这就是为什么所有ThreadLocal 变量都应该按约定为static 的原因吗？

Answer 1

我认为您的困惑是认为 ThreadLocal 与您嵌入它的 Thread 对象相关联。它与调用线程本地方法时的 current thread 相关联。您在这里有 4 个线程：

1. 主线程
2. 父线程
3. 子线程 #1
4. 子线程 #2

为父对象调用线程本地设置方法的构造函数在主线程 (#1) 中调用，为 该 线程而不是父线程 (#2) 设置线程本地，因为它还没有开始运行。

这是一个最小的工作示例，没有覆盖线程类中的任何内容：

package foo;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class InheritableThreadLocalDemo {

    public static void main(String[] args) {

        final AtomicInteger childCount = new AtomicInteger();

        final InheritableThreadLocal<String> local = new InheritableThreadLocal<String>() {
            public String childValue(String parentValue) {
                return parentValue.toString() + ".c" + (childCount.incrementAndGet());
            }
        };

        final Runnable child = () -> {
            System.out.println("Child Thread Value: " + local.get());
        };

        final Runnable parent = () -> {
            // The thread local value is associated with the thread that is running this block of
            // code.
            local.set("p1");
            System.out.println("Thread id:" + local.get());

            Thread c1 = new Thread(child);
            c1.start();

            Thread c2 = new Thread(child);
            c2.start();
        };

        final Thread parentThread = new Thread(parent);
        parentThread.run();
    }
}

在此示例中，有一个单线程本地实例在子 Runnable 和父 Runnable 之间共享。在后台，这些 lambdas 将本地引用的 threadLocal 存储为一个成员字段，您可以在调试期间对其进行检查。但是这方面的范围是分开的。

将线程本地视为每个线程映射结构的键。

class Thread {
    Map<ThreadLocal, Object> threadLocals;
    // getter
    Map<ThreadLocal, Object> getThreadLocals() { return threadLocals; }
}

每个不同的 ThreadLocal 实例本身就是这个结构的一个键。 当前线程 被定义为调用 Thread.currentThread() 的结果。所以，想想你每次调用 threadLocalInstance.get() 时它都是这样做的：

Object thisThreadValue = Thread.currentThread().getThreadLocals().get(threadLocalInstance);

Answer 2

让我们看看相关的代码部分。

class ParentThread extends Thread { 
    // ...
    public ParentThread(String pThreadId) {
        threadId.set(pThreadId);
    }

所以threadId 将为运行构造函数的Thread.currentThread() 设置。这不能是正在构造的实例。

    public void run() 
    { 
        System.out.println("Thread id:" + threadId.get());

现在大概在新线程中，threadId 不会被初始化。

        ChildThread childThread1 = new ChildThread(); 

这里null 被取消引用。

通常我会避免使用ThreadLocal，以及与全局变量相关的大多数其他内容。 InheritableThreadLocal 虽然它提供了娱乐，但我会尖叫。