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什么?!90%的ThreadLocal都在滥用或错用!

时间:2024-08-23 16:21:51浏览次数:14  
标签:错用 uid 代码 ThreadLocal 线程 90% public String

最近在看一个系统代码时,发现系统里面在使用到了 ThreadLocal,乍一看,好像很高级的样子。我再仔细一看,这个场景并不会存在线程安全问题,完全只是在一个方法中传参使用的啊!(震惊)

难道是我水平太低,看不懂这个高级用法?经过和架构师请教和确认,这完全就是一个 ThreadLocal 滥用的典型案例啊!甚至,日常的业务系统中,90%以上的 ThreadLocal 都在滥用或错用!快来看看说的是不是你~

ThreadLocal 简介

ThreadLocal 也叫线程局部变量,是 Java 提供的一个工具类,它为每个线程提供一个独立的变量副本,从而实现线程间的数据隔离

ThreadLocal 中的关键方法如下:

滥用:无伤大雅

在一些没有必要进行线程隔离的场景中使用“好像高级”的 ThreadLocal,看起来是挺唬人的,但这其实就是“纸老虎”。

滥用的典型案例是:在一个方法的内部,将入参信息写入 ThreadLocal 进行保存,在后续需要时从 ThreadLocal 中取出使用。一段简单的示例代码,可以参考:

public class TestService {

    private static final String COMMON = "1";

    private ThreadLocal<Map<String, Object>> commonThreadLocal = new ThreadLocal<>();

    public void testThreadLocal(String commonId, String activityId) {

        setCommonThreadLocal(commonId, activityId);

        // 省略业务代码①

        doSomething();

        // 省略业务代码②
    }

    /**
     * 将入参写入 ThreadLocal
     *
     * @param commonId
     * @param activityId
     */
    private void setCommonThreadLocal(String commonId, String activityId) {
        Map<String, Object> params = new HashMap<>();
        params.put("commonId", commonId);
        params.put("activityId", activityId);
        this.commonThreadLocal.set(params);
    }

    /**
     * 从 ThreadLocal 取出参数,进行业务处理
     */
    private void doSomething() {
        Map<String, Object> params = this.commonThreadLocal.get();
        String commonId = (String) params.get("commonId");
        if (StringUtils.equals(commonId, COMMON)) {
            // 省略业务代码
        }
    }
}

为什么说无伤大雅呢?因为这段代码的写入 ThreadLocal 和读取 ThreadLocal 都是在同一个线程中进行的,代码可以正常运行,并且运行结果正确。

但是,还是这段代码,也埋了一个“坑”,稍有不慎,将可能导致错误的结果。如果在处理业务逻辑中(①或者②处)使用了多线程技术,创建了其他线程,在其他线程中去获取ThreadLocal中写入的值,根据获取到的值进行相关业务逻辑处理,很可能得到预期之外的结果,从而演化为一个错误案例

错用:血泪教训

错误案例

以一个常见的 Web 应用为例,方便起见,我在本机 Idea 使用 Spring Boot 创建一个工程,在 Controller 中使用 ThreadLocal 来保存线程中的用户信息,初识为 null。业务逻辑很简单,先从 ThreadLocal 获取一次值,然后把入参中的 uid 设置到 ThreadLocal 中,随后再获取一次值,最后返回两次获得的 uid。代码如下:

private static final ThreadLocal<String> USER_INFO_THREAD_LOCAL = ThreadLocal.withInitial(() -> null);

@RequestMapping("user")
public String user(@RequestParam("uid") String uid) {
    //查询 ThreadLocal 中的用户信息
    String before = USER_INFO_THREAD_LOCAL.get();
    //设置用户信息
    USER_INFO_THREAD_LOCAL.set(uid);
    //再查询一次 ThreadLocal 中的用户信息
    String after = USER_INFO_THREAD_LOCAL.get();

    return before + ";" + after;
}

启动工程,使用 uid=1,uid=2 ……作为入参进行测试,结果如下:

http://localhost:8080/user?uid=1 :没有问题!

http://localhost:8080/user?uid=2 :很稳!

多来几次,结果还是很稳的。

结果符合预期,这真的没有问题吗?

问到这里,你是不是也有点怀疑了?是不是我要翻车了?写到这里就被迫结束了。NO!NO!NO!继续看!

我调整 application.properties 参数,方便复现问题:

server.tomcat.max-threads=1

继续执行上面的测试:

http://localhost:8080/user?uid=1 :没有问题!

http://localhost:8080/user?uid=2 :什么?uid2 读取到了 uid1 的信息!!!

http://localhost:8080/user?uid=1 :什么?uid1 也读取到了 uid2 的信息!!!

这岂不是乱套了,全乱了,整个晋西北都乱成了一锅粥!

问题原因

为什么数据会错乱呢?

数据错乱,究竟是怎么回事呢?按理说,在设置用户信息之前第一次获取的值始终应该是 null,然后设置之后再去读取,读到的应该是设置之后的值才对啊。

真相是这样的,程序运行在 Tomcat 中,Tomcat 的工作线程是基于线程池的,线程池其实是复用了一些固定的线程的

如果线程被复用,那么很可能从 ThreadLocal 获取的值是之前其他用户的遗留下的值

为什么调整线程池参数,就测试出问题了呢?

Spring Boot 内嵌的 Tomcat 服务器的默认线程池最大线程数是 200,但通过修改 application.properties 或 application.yml 文件来调整。关键参数如下:

  • 最大工作线程数 (server.tomcat.max-threads):默认值为 200,Tomcat 可以同时处理的最大线程数。

  • 最小工作线程数 (server.tomcat.min-spare-threads):默认值为 10,Tomcat 在启动时初始化的线程数。

  • 最大连接数 (server.tomcat.max-connections):默认值为 10000,Tomcat 在任何时候可以接受的最大连接数。

  • 等待队列长度 (server.tomcat.accept-count):默认值为 100,当所有线程都在使用时,等待队列的最大长度。

我调整参数(server.tomcat.max-threads=1)之后,很容易复用到之前的线程,复用线程情况下,触发了代码中隐藏的 Bug

如果不调整的话,在较大流量的场景下也会触发这个 Bug

解决办法

那应该如何修改呢?其实方案很简单,在 finally 代码块中显式清除 ThreadLocal 中的数据。这样,即使复用了之前的线程,也不会获取到错误的用户信息。修正后的代码如下:

private static final ThreadLocal<String> USER_INFO_THREAD_LOCAL = ThreadLocal.withInitial(() -> null);

@RequestMapping("right")
public String right(@RequestParam("uid") String uid) {
    String before = USER_INFO_THREAD_LOCAL.get();
    USER_INFO_THREAD_LOCAL.set(uid);
    try {
        String after = USER_INFO_THREAD_LOCAL.get();
        return before + ";" + after;
    } finally {
        USER_INFO_THREAD_LOCAL.remove();
    }
}

正确使用

前面是滥用和错用的例子,那应该如何正确使用 ThreadLocal 呢? 正确的使用场景包括:

  1. 在网关场景下,使用 ThreadLocal 来存储追踪请求的 ID、请求来源等信息;

  2. RPC 等框架中使用 ThreadLocal 保存请求上下文信息;

  3. ……

最常见的案例是用户登录拦截,从 HttpServletRequest 获取到用户信息,并保存到 ThreadLocal 中,方便后续随时取用,代码如下:

public class ContextHttpInterceptor implements HandlerInterceptor {

    private static final ThreadLocal<Context> contextThreadLocal = new ThreadLocal<Context>();

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object o) throws Exception {
        try {
            Context context = new Context();
            String pin = request.getParameter("pin");
            if (StringUtils.isNotBlank(pin)) {
                context.setPin(pin);
            }
            contextThreadLocal.set(context);
        } catch (Exception e) {
        }
        return true;
    }

    @Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse resposne, Object o,
                           ModelAndView modelAndView) throws Exception {
    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse resposne,
                                Object o, Exception e) throws Exception {
        contextThreadLocal.remove();
    }
}


public class Context {
    private String pin;

    public String getPin() {
        return pin;
    }

    public void setPin(String pin) {
        this.pin = pin;
    }
}

总结

本文给大家介绍了 ThreadLocal 的无伤大雅的滥用案例、血泪教训的错误案例,分析问题原因和解决方法,也给出了正确的案例,希望对大家理解和使用 ThreadLocal 有帮助。

文章转载自:James_Shangguan

原文链接:https://www.cnblogs.com/sgh1023/p/18375055

体验地址:引迈 - JNPF快速开发平台_低代码开发平台_零代码开发平台_流程设计器_表单引擎_工作流引擎_软件架构

标签:错用,uid,代码,ThreadLocal,线程,90%,public,String
From: https://blog.csdn.net/sdgfafg_25/article/details/141455482

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