作者:鱼仔
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前言

前几天有人问了我这样一个问题：在使用多线程的时候，发现有一些数据会在进入到子线程之后丢失，比如用户信息，又比如记录日志的TraceId等等。这个子线程数据丢失的问题我早前也遇到过，刚好来讲讲解决方案。

前期准备

首先通过一个案例来复现数据丢失的问题，在项目开发中，我们会将用户信息上下文放在一个ThreadLocal中

public class UserContext {
    private static final ThreadLocal<UserContextInfo> userContext = new ThreadLocal<>();

    private UserContext() {
        // Private constructor to prevent instantiation
    }

    public static void setUserContext(UserContextInfo userContextInfo) {
        userContext.set(userContextInfo);
    }

    public static UserContextInfo getUserContext() {
        return userContext.get();
    }

    public static void clear() {
        userContext.remove();
    }
}

其中UserContextInfo这个类中存储了用户对象，比如下面这样：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class UserContextInfo {
    private String userId;
    private String username;
    private String role;
}

然后在拦截器中，在接口刚进来时获取请求中的token信息，解析成用户上下文，使得之后在业务代码中可以直接使用

@Component
public class UserInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        if (handler instanceof HandlerMethod){
            // 从请求中获取token，通过token拿到用户信息
            String token = request.getHeader("User-Account");
            UserContextInfo userContextInfo = getUserInfoByToken(token);
            // 将用户账号存储到 ThreadLocal 中，先清空，再设置值
            UserContext.setUserContext(userContextInfo);
            return true;
        }
        return true;
    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        UserContext.clear();
    }

    /**
     * 模拟Token解析
     * @param token
     * @return
     */
    private UserContextInfo getUserInfoByToken(String token) {
        UserContextInfo userContextInfo = new UserContextInfo();
        userContextInfo.setUserId("0001");
        userContextInfo.setUsername("神秘的鱼仔");
        userContextInfo.setRole("admin");
        return userContextInfo;
    }
}

最后注册拦截器，这个用户上下文的功能就实现了。

@Configuration
public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Autowired
    private UserInterceptor userInterceptor;

    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(userInterceptor);
    }
}

当在写业务代码的时候，任何地方需要用到用户信息，都可以通过下面这行代码获取到用户上下文：

UserContextInfo userContext = UserContext.getUserContext();

Bug复现

现在有这样一段代码，在主线程中使用了用户上下文信息，然后调用了一个异步方法：

@GetMapping("/testThreadLocal")
public void testThreadLocal(){
    // 前面有一堆逻辑
    // 获取用户信息
    UserContextInfo userContext = UserContext.getUserContext();
    System.out.println(userContext);

    // 调用一个异步方法
    testService.asyncMethod();
}

异步方法是这样的：

@Service
@Slf4j
public class TestService {

    @Async("taskExecutor") // 指定使用自定义的线程池
    public void asyncMethod() {
        // 前面有一堆逻辑
        // 异步执行的方法体
        UserContextInfo userContext = UserContext.getUserContext();
        System.out.println(userContext);
        // 后面有一堆逻辑
    }

}

这个异步的线程池是这样的

@Configuration
public class ThreadPoolExecutorConfig {

    private static final int CORE_THREAD_SIZE = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1;

    private static final int MAX_THREAD_SIZE = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2 + 1;

    private static final int WORK_QUEUE = 1000;

    private static final int KEEP_ALIVE_SECONDS = 60;

    @Bean("taskExecutor")
    public Executor taskExecutor(){
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(CORE_THREAD_SIZE);
        executor.setMaxPoolSize(MAX_THREAD_SIZE);
        executor.setQueueCapacity(WORK_QUEUE);
        executor.setKeepAliveSeconds(KEEP_ALIVE_SECONDS);
        executor.setThreadNamePrefix("task-thread-");
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

但是在结果输出的时候，发现异步线程中的这个用户信息不见了：

Bug分析

其实这个问题的关键还是在于ThreadLocal，用户信息是存储在ThreadLocal中的，而ThreadLocal是线程内部的一份缓存数据，当使用了多线程之后，在其他线程中这份数据是不存在的，所以在子线程中无法取得用户上下文信息。 同样的问题还存在于一些主流的日志框架，在用TraceId跟踪日志的时候会发现跨线程后TraceId丢失了，也是因为ThreadLocal导致。

Bug解决方法

在定义线程池Executor时，其实可以发现Excutor中有个变量叫做TaskDecorator，这是线程池的一个装饰器，能在线程任务执行前后添加一些自定义逻辑。

因此我们就可以通过线程装饰器来解决上面的问题，定义一个自己的装饰器：

public class BusinessContextDecorator implements TaskDecorator {
    @Override
    public Runnable decorate(Runnable runnable) {
        UserContextInfo userContext = UserContext.getUserContext();
        return () -> {
            try {
                UserContext.setUserContext(userContext);
                runnable.run();
            }finally {
                UserContext.clear();
            }
        };
    }
}

使用起来很简单，就是把用户信息拿出来，然后在子任务执行前将用户信息塞到子线程的上下文对象中，这样在其他子线程中也能使用，并且一劳永逸。 最后在线程池的配置中将这样配置加上去：

@Configuration
public class ThreadPoolExecutorConfig {

    private static final int CORE_THREAD_SIZE = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1;

    private static final int MAX_THREAD_SIZE = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2 + 1;

    private static final int WORK_QUEUE = 1000;

    private static final int KEEP_ALIVE_SECONDS = 60;

    @Bean("taskExecutor")
    public Executor taskExecutor(){
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(CORE_THREAD_SIZE);
        executor.setMaxPoolSize(MAX_THREAD_SIZE);
        executor.setQueueCapacity(WORK_QUEUE);
        executor.setKeepAliveSeconds(KEEP_ALIVE_SECONDS);
        executor.setThreadNamePrefix("task-thread-");
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        // 新增线程装饰器
        executor.setTaskDecorator(new BusinessContextDecorator());
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

总结

在这篇文章中，我们看到了一个由ThreadLocal引发的子线程中部分数据丢失的问题，所有存储在ThreadLocal中的数据，比如用户上下文，日志TraceId等，在跨线程之后都会丢失。

对于这个丢失的问题，我们可以使用线程装饰器TaskDecorator来解决。