InheritableThreadLocal，从入门到放弃

InheritableThreadLocal相比ThreadLocal多一个能力：在创建子线程Thread时，子线程Thread会自动继承父线程的InheritableThreadLocal信息到子线程中，进而实现在在子线程获取父线程的InheritableThreadLocal值的目的。

关于ThreadLocal详细内容，可以看这篇文章：史上最全ThreadLocal 详解

和 ThreadLocal 的区别

举个简单的栗子对比下InheritableThreadLocal和ThreadLocal：

public class InheritableThreadLocalTest {    
	private static final ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();    
	private static final InheritableThreadLocal<String> inheritableThreadLocal = new InheritableThreadLocal<>();    

	public static void main(String[] args) {        
		testThreadLocal();        
		testInheritableThreadLocal();    
	}    

	/**     * threadLocal测试     */    
	public static void testThreadLocal() {       
		 // 在主线程中设置值到threadLocal        
		 threadLocal.set("我是父线程threadLocal的值");        
		 // 创建一个新线程并启动        
		 new Thread(() -> {            
				 // 在子线程里面无法获取到父线程设置的threadLocal，结果为null            
				 System.out.println("从子线程获取到threadLocal的值: " + threadLocal.get());           }
		 ).start();    
	 }    
 
	 /**     * inheritableThreadLocal测试     */  
	public static void testInheritableThreadLocal() {        
		// 在主线程中设置一个值到inheritableThreadLocal        
		inheritableThreadLocal.set("我是父线程inheritableThreadLocal的值");        
		// 创建一个新线程并启动        
		new Thread(() -> {            
				// 在子线程里面可以自动获取到父线程设置的inheritableThreadLocal    
				System.out.println("从子线程获取到inheritableThreadLocal的值: " + inheritableThreadLocal.get());        
			}).start();    
		}
	}

执行结果：

从子线程获取到threadLocal的值:null
从子线程获取到inheritableThreadLocal的值:我是父线程inheritableThreadLocal的值

可以看到子线程中可以获取到父线程设置的inheritableThreadLocal值，但不能获取到父线程设置的threadLocal值

实现原理

InheritableThreadLocal 的实现原理相当精妙，它通过在创建子线程的瞬间，“复制”父线程的线程局部变量，从而实现了数据从父线程到子线程的一次性、创建时的传递。

其核心工作原理可以清晰地通过以下序列图展示，它描绘了当父线程创建一个子线程时，数据是如何被传递的：

sequenceDiagram participant Parent as 父线程 participant Thread as Thread构造方法 participant ITL as InheritableThreadLocal participant ThMap as ThreadLocalMap participant Child as 子线程 Parent->>Thread: 创建 new Thread() Note over Parent,Thread: 关键步骤：初始化 Thread->>Thread: 调用 init() 方法 Note over Thread,ITL: 检查父线程的 inheritableThreadLocals Thread->>+ThMap: createInheritedMap(<br/>parent.inheritableThreadLocals) ThMap->>ThMap: 新建一个ThreadLocalMap loop 遍历父线程Map中的每个Entry ThMap->>+ITL: 调用 key.childValue(parentValue) ITL-->>-ThMap: 返回子线程初始值<br/>(默认返回父值，可重写) ThMap->>ThMap: 将 (key, value) 放入新Map end ThMap-->>-Thread: 返回新的ThreadLocalMap对象 Thread->>Child: 将新Map赋给子线程的<br/>inheritableThreadLocals属性 Note over Child: 子线程拥有父线程变量的副本

下面我们来详细拆解图中的关键环节。

核心实现机制

**数据结构基础：Thread类内部维护了两个 ThreadLocalMap类型的变量：
- threadLocals：用于存储普通 ThreadLocal设置的变量副本。
- inheritableThreadLocals：专门用于存储 InheritableThreadLocal设置的变量副本。InheritableThreadLocal通过重写 getMap和 createMap方法，使其所有操作都针对 inheritableThreadLocals字段，从而与普通 ThreadLocal分离开。
继承触发时刻：子线程的创建。继承行为发生在子线程被创建（即执行 new Thread()）时。在 Thread类的 init方法中，如果判断需要继承（inheritThreadLocals参数为 true）且父线程（当前线程）的 inheritableThreadLocals不为 null，则会执行复制逻辑。
复制过程的核心：createInheritedMap。这是实现复制的核心方法。它会创建一个新的 ThreadLocalMap，并将父线程 inheritableThreadLocals中的所有条目遍历拷贝到新 Map 中。
- Key的复制：Key（即 InheritableThreadLocal对象本身）是直接复制的引用。
- Value的生成：Value 并非直接复制引用，而是通过调用 InheritableThreadLocal的 childValue(T parentValue)方法来生成子线程中的初始值。默认实现是直接返回父值（return parentValue;），这意味着对于对象类型，父子线程将共享同一个对象引用。

关键特性与注意事项

创建时复制，后续独立：继承只发生一次，即在子线程对象创建的瞬间。此后，父线程和子线程对各自 InheritableThreadLocal变量的修改互不影响。
在线程池中的局限性：这是 InheritableThreadLocal最需要警惕的问题。线程池中的线程是复用的，这些线程在首次创建时可能已经从某个父线程继承了值。但当它们被用于执行新的任务时，新的任务提交线程（逻辑上的“父线程”）与工作线程已无直接的创建关系，因此之前继承的值不会更新，这会导致数据错乱（如用户A的任务拿到了用户B的信息）或内存泄漏 。对于线程池场景，应考虑使用阿里开源的 TransmittableThreadLocal (TTL) 。
浅拷贝与对象共享：由于 childValue方法默认是浅拷贝，如果存入的是可变对象（如 Map、List），父子线程实际持有的是同一个对象的引用。在一个线程中修改该对象的内部状态，会直接影响另一个线程。若需隔离，可以重写 childValue方法实现深拷贝。
内存泄漏风险：与 ThreadLocal类似，如果线程长时间运行（如线程池中的核心线程），并且未及时调用 remove方法清理，那么该线程的 inheritableThreadLocals会一直持有值的强引用，导致无法被GC回收。良好的实践是在任务执行完毕后主动调用 remove()

线程池中局限性

一般来说，在真实的业务场景下，没人会直接 new Thread，而都是使用线程池的，因此InheritableThreadLocal在线程池中的使用局限性要额外注意

首先，我们先理解 InheritableThreadLocal的继承前提

InheritableThreadLocal的继承只发生在 新线程被创建时（即 new Thread()并启动时）。在创建过程中，子线程会复制父线程的 InheritableThreadLocal值。
在线程池中，线程是预先创建或按需创建的，并且会被复用。因此，继承只会在线程池创建新线程时发生，而不会在复用现有线程时发生。

再看线程池创建新线程的条件，对于标准的 ThreadPoolExecutor，新线程的创建遵循以下规则：

当前线程数 < 核心线程数：当提交新任务时，如果当前运行的线程数小于核心线程数，即使有空闲线程，线程池也会创建新线程来处理任务。此时，新线程会继承父线程（提交任务的线程）的 InheritableThreadLocal。
当前线程数 >= 核心线程数 && 队列已满 && 线程数 < 最大线程数：当任务队列已满，且当前线程数小于最大线程数时，线程池会创建新线程来处理任务。同样，新线程会继承父线程的 InheritableThreadLocal。

不会继承的场景

线程复用：当线程池中有空闲线程时（例如，当前线程数 >= 核心线程数，但队列未满），任务会被分配给现有线程执行。此时，没有新线程创建，因此不会发生继承。现有线程的 InheritableThreadLocal值保持不变（可能是之前任务设置的值），这可能导致数据错乱（如用户A的任务看到用户B的数据）。
线程数已达最大值：如果线程数已达最大线程数，且队列已满，新任务会被拒绝（根据拒绝策略），也不会创建新线程，因此不会继承。

不只是线程池污染，线程池使用 InheritableThreadLocal 还可能存在获取不到值的情况。例如，在执行异步任务的时候，复用了某个已有的线程A，并且当时创建该线程A的时候，没有继承InheritableThreadLocal，进而导致后面复用该线程的时候，从InheritableThreadLocal获取到的值为null：

public class InheritableThreadLocalWithThreadPoolTest {    
	private static final InheritableThreadLocal<String> inheritableThreadLocal = new InheritableThreadLocal<>();    
	// 这里线程池core/max数量都只有2    
	private static final ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(            
		2,            
		2,            
		0L,            
		TimeUnit.MILLISECONDS,            
		new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3000),            
		new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()    
	);    
	
	public static void main(String[] args) {        
	// 先执行了不涉及InheritableThreadLocal的子任务初始化线程池线程 
	       testAnotherFunction();        
	       testAnotherFunction();        
	       // 后执行了涉及InheritableThreadLocal
	       testInheritableThreadLocalWithThreadPool("张三");        
	       testInheritableThreadLocalWithThreadPool("李四");        
	       threadPoolExecutor.shutdown();    
	 }    
	 
	 /**     * inheritableThreadLocal+线程池测试     */    
	    public static void testInheritableThreadLocalWithThreadPool(String param) {        
		    // 1. 在主线程中设置一个值到inheritableThreadLocal        
	         inheritableThreadLocal.set(param);        
	        // 2. 提交异步任务到线程池        
	        threadPoolExecutor.execute(() -> {            
	        // 3. 在线程池-子线程里面可以获取到父线程设置的inheritableThreadLocal吗？            
		        System.out.println("线程名: " + Thread.currentThread().getName() + ", 父线程设置的inheritableThreadLocal值: " + param + ", 子线程获取到inheritableThreadLocal的值: " + inheritableThreadLocal.get());        
	        });        
	        // 4. 清除inheritableThreadLocal        
	        inheritableThreadLocal.remove();    
	   }    
	               
	   /**     * 模拟另一个独立的功能     */   
	   public static void testAnotherFunction() {        
		   // 提交异步任务到线程池        
	       threadPoolExecutor.execute(() -> {            
	       // 在线程池-子线程里面可以获取到父线程设置的inheritableThreadLocal吗？            
		       System.out.println("线程名: " + Thread.currentThread().getName() + ", 线程池-子线程摸个鱼");        
	       });    
	   }
}

执行结果：

线程名:pool-1-thread-2,线程池-子线程摸个鱼
线程名:pool-1-thread-1,线程池-子线程摸个鱼
线程名:pool-1-thread-1,父线程设置的inheritableThreadLocal值:李四，子线程获取到inheritableThreadLocal的值:null
线程名:pool-1-thread-2,父线程设置的inheritableThreadLocal值:张三，子线程获取到inheritableThreadLocal的值:null

当然了，解决这个问题可以考虑使用阿里开源的 TransmittableThreadLocal (TTL)，或者在提交异步任务前，先获取线程数据，再传入。例如：

// 1. 在主线程中先获取inheritableThreadLocal的值
String name = inheritableThreadLocal.get();    
    
// 2. 提交异步任务到线程池        
threadPoolExecutor.execute(() -> {            
// 3. 在线程池-子线程里面直接传入数据  
System.out.println("线程名: " + Thread.currentThread().getName() + ", 父线程设置的inheritableThreadLocal值: " + param + ", 子线程获取到inheritableThreadLocal的值: " + name);        
	        });

与 ThreadLocal 的对比

特性	ThreadLocal	InheritableThreadLocal
数据隔离	线程绝对隔离	线程绝对隔离
子线程继承	不支持	支持（创建时）
底层存储字段	`Thread.threadLocals`	`Thread.inheritableThreadLocals`
适用场景	线程内全局变量，避免传参	父子线程间需要传递上下文数据

本文来自在线网站：seven的菜鸟成长之路，作者：seven，转载请注明原文链接：www.seven97.top

InheritableThreadLocal，从入门到放弃

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线程池中局限性

与 ThreadLocal 的对比

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