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使用Hystrix的插件机制，解决在使用线程隔离时，threadlocal的传递问题

由 爱⌒轻易说出口 提交于 2020-08-12 07:09:05

背景

在我们的项目中，比较广泛地使用了ThreadLocal，比如，在filter层，根据token，取到用户信息后，就会放到一个ThreadLocal变量中；在后续的业务处理中，就会直接从当前线程，来获取该ThreadLocal变量，然后获取到其中的用户信息，非常的方便。

但是，hystrix 这个组件一旦引入的话，如果使用线程隔离的方式，我们的业务逻辑就被分成了两部分，如下：

public class SimpleHystrixCommand extends HystrixCommand<String> {

	private TestService testService;

	public SimpleHystrixCommand(TestService testService) {
		super(setter());
		this.testService = testService;
    }
    @Override
	protected String run() throws Exception {
    	....
    }
    ...
}

首先，我们定义了一个Command，这个Command，最终就会丢给hystrix的线程池中去运行。那，我们的controller层，会怎么写呢？

    @RequestMapping("/")
    public String hystrixOrder () {
        SessionUtils.getSessionVOFromRedisAndPut2ThreadLocal();
        // 1
        SimpleHystrixCommand simpleHystrixCommand = new SimpleHystrixCommand(testService);
        // 2
        String res = simpleHystrixCommand.execute();
        return res;
    }
  • 上面的1处，new了一个HystrixCommand，这一步，还是在当前线程执行的；
  • 2处，在执行execute的过程中，最终就会把这个command，丢到线程池中，然后，command中的业务逻辑，就在线程池的线程中执行了。

所以，这中间，是有线程切换的，执行1时，当前线程里的ThreadLocal数据，在执行业务方法的时候，线程变了，也就取不到ThreadLocal数据了。

思路及实现

源码

如果没时间，可以直接看源码：

https://gitee.com/ckl111/all-simple-demo-in-work-1/tree/master/hystrix-thread-local-demo

从setter入手

一开始，我的思路是，看看能不能把hystrix的默认线程池给换掉，因为构建HystrixCommand时，支持使用Setter的方式去配置。

如下：

com.netflix.hystrix.HystrixCommand.Setter    
final public static class Setter {
		// 1
        protected final HystrixCommandGroupKey groupKey;
        // 2
        protected HystrixCommandKey commandKey;
        // 3
        protected HystrixThreadPoolKey threadPoolKey;
        // 4
        protected HystrixCommandProperties.Setter commandPropertiesDefaults;
        // 5
        protected HystrixThreadPoolProperties.Setter threadPoolPropertiesDefaults;
        
    }

  • 1处，设置命令组

  • 2处，设置命令的key

  • 3处，设置线程池的key；hystrix会根据这个key，在一个map中，来查找对应的线程池，如果找不到，则创建一个，并放到map中。

    com.netflix.hystrix.HystrixThreadPool.Factory
    
final static ConcurrentHashMap<String, HystrixThreadPool> threadPools = new ConcurrentHashMap<String, HystrixThreadPool>();

  • 4处，命令的相关属性，包括是否降级，是否熔断，是否允许请求合并，命令执行的最大超时时长，以及metric等实时统计信息

  • 5处，线程池的相关属性，比如核心线程数，最大线程数，队列长度等

怎么样，可以设置的属性很多，是吧，但是，并没有让我们控制线程池的创建相关的，也没办法替换其默认线程池。

ok，那不用setter的方式，行不行呢？

从构造器入手

HystrixCommand 的构造函数，看看能不能传入自定义的线程池呢？

经过我一开始不仔细的观察，发现有一个构造函数可以传入HystrixThreadPool，ok，就是它了。但是，后面仔细一看，竟然是 package权限，我的子类，和HystrixCommand当然不是一个package下的，所以，访问不了这个构造器。

虽然，可以使用反射，但是，咱们还是守规矩点好了，再看看有没有其他入口。

寻找扩展口

仔细观察下，看看线程池什么时候创建的？

入口在下图，每次new一个HystrixCommand，最终都会调用父类的构造函数：

上图所示处，initThreadPool里面，会去创建线程池，需要注意的是，这里的第一个实参，threadPool，是构造函数的第5个形参，目前来看，传进来的都是null。为啥说这个，我们接着看：

    private static HystrixThreadPool initThreadPool(HystrixThreadPool fromConstructor, HystrixThreadPoolKey threadPoolKey, HystrixThreadPoolProperties.Setter threadPoolPropertiesDefaults) {
        if (fromConstructor == null) {
            //1 get the default implementation of HystrixThreadPool
            return HystrixThreadPool.Factory.getInstance(threadPoolKey, threadPoolPropertiesDefaults);
        } else {
            return fromConstructor;
        }
    }

上面我们说了，第一个实参，总是null，所以，会走这里的1处。

com.netflix.hystrix.HystrixThreadPool.Factory#getInstance
    
static HystrixThreadPool getInstance(HystrixThreadPoolKey threadPoolKey, HystrixThreadPoolProperties.Setter propertiesBuilder) {
            String key = threadPoolKey.name();

            //1 this should find it for all but the first time
            HystrixThreadPool previouslyCached = threadPools.get(key);
            if (previouslyCached != null) {
                return previouslyCached;
            }

            //2 if we get here this is the first time so we need to initialize
            synchronized (HystrixThreadPool.class) {
                if (!threadPools.containsKey(key)) {
                    // 3
                    threadPools.put(key, new HystrixThreadPoolDefault(threadPoolKey, propertiesBuilder));
                }
            }
            return threadPools.get(key);
        }
  • 1处，会查找缓存，就是前面说的，去map中，根据线程池的key，查找对应的线程池
  • 2处，没找到，则进行创建
  • 3处，new HystrixThreadPoolDefault，创建线程池

我们接着看3处：

        public HystrixThreadPoolDefault(HystrixThreadPoolKey threadPoolKey, HystrixThreadPoolProperties.Setter propertiesDefaults) {
            // 1
            this.properties = HystrixPropertiesFactory.getThreadPoolProperties(threadPoolKey, propertiesDefaults);
            // 2
            HystrixConcurrencyStrategy concurrencyStrategy = HystrixPlugins.getInstance().getConcurrencyStrategy();
            // 3
            this.metrics = HystrixThreadPoolMetrics.getInstance(threadPoolKey,
                    concurrencyStrategy.getThreadPool(threadPoolKey, properties),
                    properties);
            // 4
            this.threadPool = this.metrics.getThreadPool();
            ...
        }

  • 1处，获取线程池的默认配置，这个就和我们前面说的那个Setter里的类似

  • 2处，从HystrixPlugins.getInstance()获取一个HystrixConcurrencyStrategy类型的对象，保存到局部变量 concurrencyStrategy

  • 3处，初始化metrics，这里的第二个参数，是concurrencyStrategy.getThreadPool来获取的，这个操作，实际上就会去创建线程池。

    com.netflix.hystrix.strategy.concurrency.HystrixConcurrencyStrategy#getThreadPool
    
public ThreadPoolExecutor getThreadPool(final HystrixThreadPoolKey threadPoolKey, HystrixThreadPoolProperties threadPoolProperties) {
        final ThreadFactory threadFactory = getThreadFactory(threadPoolKey);
		...
        final int keepAliveTime = threadPoolProperties.keepAliveTimeMinutes().get();
        final int maxQueueSize = threadPoolProperties.maxQueueSize().get();

		...
        // 1 
        return new ThreadPoolExecutor(dynamicCoreSize, dynamicCoreSize, keepAliveTime, TimeUnit.MINUTES, workQueue, threadFactory);
        }
    }

    上面的1处，会去创建线程池。但是，这里直接就是要了 jdk 的默认线程池类来创建，这还怎么搞？类型都定死了。没法扩展了。。。

发现hystrix的插件机制

但是，回过头来，又仔细看了看，这个getThreadPool 是 HystrixConcurrencyStrategy类的一个方法，这个方法也是个实例方法。

方法不能改，那，实例能换吗？再看看前面的代码：

ok，那接着分析：

    public HystrixConcurrencyStrategy getConcurrencyStrategy() {
        if (concurrencyStrategy.get() == null) {
            //1 check for an implementation from Archaius first
            Object impl = getPluginImplementation(HystrixConcurrencyStrategy.class);
            concurrencyStrategy.compareAndSet(null, (HystrixConcurrencyStrategy) impl);
        }
        return concurrencyStrategy.get();
    }

1处，根据这个类，获取实现，感觉有点戏。

    private <T> T getPluginImplementation(Class<T> pluginClass) {
        // 1
        T p = getPluginImplementationViaProperties(pluginClass, dynamicProperties);
        if (p != null) return p;    
        // 2
        return findService(pluginClass, classLoader);
    }

  • 1处，从一个动态属性中获取，后来经查，发现是如果集成了Netflix Archaius就可以动态获取属性，类似于一个配置中心

  • 2处，如果前面没找到，就是要 JDK 的SPI机制。

        private static <T> T findService(
            Class<T> spi, 
            ClassLoader classLoader) throws ServiceConfigurationError {
        
        ServiceLoader<T> sl = ServiceLoader.load(spi,
                classLoader);
        for (T s : sl) {
            if (s != null)
                return s;
        }
        return null;
    }

    那就好说了。SPI ，我们自定义一个实现，就可以替换掉默认的了，hystrix做的还是不错，扩展性可以。

现在知道可以自定义HystrixConcurrencyStrategy了，那要怎么自定义呢？

这个类，是个抽象类，大体有如下几个方法：

getThreadPool
    
getBlockingQueue(int maxQueueSize) 
    
Callable<T> wrapCallable(Callable<T> callable)
    
getRequestVariable(final HystrixRequestVariableLifecycle<T> rv)

说是抽象类，但其实并没有需要我们实现的方法，所有方法都有默认实现，我们只需要重写需要覆盖的方法即可。

我这里，看重了第三个方法：

/**
 * Provides an opportunity to wrap/decorate a {@code Callable<T>} before execution.
 * <p>
 * This can be used to inject additional behavior such as copying of thread state (such as {@link ThreadLocal}).
 * <p>
 * <b>Default Implementation</b>
 * <p>
 * Pass-thru that does no wrapping.
 * 
 * @param callable
 *            {@code Callable<T>} to be executed via a {@link ThreadPoolExecutor}
 * @return {@code Callable<T>} either as a pass-thru or wrapping the one given
 */
public <T> Callable<T> wrapCallable(Callable<T> callable) {
    return callable;
}

方法注释如上，我简单说下，在执行前，提供一个机会，让你去wrap这个callable，即最终要丢到线程池执行的那个callable。

我们可以wrap一下原有的callable，在执行前，把当前线程的threadlocal变量存下来，即为A，然后设置到callable里面去；在callable执行的时候，就可以使用我们的A中的threadlocal来替换掉worker线程中的。

多说无益，这里直接看代码：

// 0
public class MyHystrixConcurrencyStrategy extends HystrixConcurrencyStrategy {

    @Override
    public <T> Callable<T> wrapCallable(Callable<T> callable) {
        /**
         * 1 获取当前线程的threadlocalmap
         */
        Object currentThreadlocalMap = getCurrentThreadlocalMap();

        Callable<T> finalCallable = new Callable<T>() {
            // 2
            private Object callerThreadlocalMap = currentThreadlocalMap;
			// 3
            private Callable<T> targetCallable = callable;

            @Override
            public T call() throws Exception {
                /**
                 * 4 将工作线程的原有线程变量保存起来
                 */
                Object oldThreadlocalMapOfWorkThread = getCurrentThreadlocalMap();
                /**
                 *5 将本线程的线程变量，设置为caller的线程变量
                 */
                setCurrentThreadlocalMap(callerThreadlocalMap);

                try {
                    // 6
                    return targetCallable.call();
                }finally {
                    // 7
                    setCurrentThreadlocalMap(oldThreadlocalMapOfWorkThread);
                    log.info("restore work thread's threadlocal");
                }

            }
        };

        return finalCallable;
    }
  • 0处，自定义了一个类，继承HystrixConcurrencyStrategy，准备覆盖其默认的wrap方法
  • 1处，获取外部线程的threadlocal
  • 2处，3处，这里已经是处于匿名内部类了，定义了2个field，分别存放1中的外部线程的threadlocal，以及要wrap的callable
  • 4处，此时已经处于run方法的执行逻辑了：保存worker线程的自身的线程局部变量
  • 5处，使用外部线程的threadlocal覆盖自身的
  • 6处，调用真正的业务逻辑
  • 7处，恢复为线程自身的threadlocal

获取线程的threadlocal的代码：

    private Object getCurrentThreadlocalMap() {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        try {
            Field field = Thread.class.getDeclaredField("threadLocals");
            field.setAccessible(true);
            Object o = field.get(thread);
            return o;
        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            log.error("{}",e);
        }
        return null;
    }

设置线程的threadlocal的代码：

private void setCurrentThreadlocalMap(Object newThreadLocalMap) {
    Thread thread = Thread.currentThread();
    try {
        Field field = Thread.class.getDeclaredField("threadLocals");
        field.setAccessible(true);
        field.set(thread,newThreadLocalMap);

    } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
        log.error("{}",e);
    }
}

插件机制的相关资料

https://github.com/Netflix/Hystrix/wiki/Plugins

运行效果

controller代码

@RequestMapping("/")
public String hystrixOrder () {
    // 1
    SessionUtils.getSessionVOFromRedisAndPut2ThreadLocal();
    // 2
    SimpleHystrixCommand simpleHystrixCommand = new SimpleHystrixCommand(testService);
    String res = simpleHystrixCommand.execute();
    return res;
}

  • 1处，设置ThreadLocal变量

        public static UserVO getSessionVOFromRedisAndPut2ThreadLocal() {
        UserVO userVO = new UserVO();
        userVO.setUserName("test user");

        RequestContextHolder.set(userVO);
        log.info("set thread local:{} to context",userVO);

        return userVO;
    }

  • 2处，new了一个HystrixCommand，然后execute执行

command中代码

public class SimpleHystrixCommand extends HystrixCommand<String> {

	private TestService testService;

	public SimpleHystrixCommand(TestService testService) {
		super(setter());
		this.testService = testService;
    }

    @Override
	protected String run() throws Exception {
        // 1
		String s = testService.getResult();
		log.info("get thread local:{}",s);

		/**
		 * 如果睡眠时间，超过2s，会降级
		 * {@link #getFallback()}
		 */
		int millis = new Random().nextInt(3000);
		log.info("will sleep {} millis",millis);
		Thread.sleep(millis);

		return s;
	}

重点看1处代码：

    public String getResult() {
        UserVO userVO = RequestContextHolder.get();
        log.info("I am  hystrix pool thread,try to get threadlocal:{}",userVO);

        return userVO.toString();
    }

如上所示，会去获取ThreadLocal变量，并打印。

spi配置

在resources\META-INF\services目录下，创建文件：

com.netflix.hystrix.strategy.concurrency.HystrixConcurrencyStrategy

内容为下面一行：

com.learn.hystrix.utils.MyHystrixConcurrencyStrategy

执行效果

访问：http://localhost:8080/

2020-05-09 17:26:11.134  INFO 7452 --- [nio-8080-exec-2] com.learn.hystrix.utils.SessionUtils     : set thread local:UserVO(userName=test user) to context
2020-05-09 17:26:11.143  INFO 7452 --- [x-member-pool-2] com.learn.hystrix.service.TestService    : I am  hystrix pool thread,try to get threadlocal:UserVO(userName=test user)
2020-05-09 17:26:11.143  INFO 7452 --- [x-member-pool-2] c.l.h.command.SimpleHystrixCommand       : get thread local:UserVO(userName=test user)
2020-05-09 17:26:11.144  INFO 7452 --- [x-member-pool-2] c.l.h.command.SimpleHystrixCommand       : will sleep 126 millis
2020-05-09 17:26:11.281  INFO 7452 --- [x-member-pool-2] c.l.h.u.MyHystrixConcurrencyStrategy     : restore work thread's threadlocal

可以看到，已经发生了线程切换，在worker线程也取到了。

大家如果发现日志中出现了[ HystrixTimer-1] 线程的身影，不用担心，那只是因为我们的线程超时了，所以timer线程检测到了之后，去执行一个callable任务，那个runnable就是前面被我们包装过的那个callable。（这块超时的机制，todo吧，下次再讲）

总结

hystrix的插件机制，不止可以扩展上面这一个类，还有几个别的类也是可以的。大家直接参考：

https://github.com/Netflix/Hystrix/wiki/Plugins

代码demo，我放在了：

https://gitee.com/ckl111/all-simple-demo-in-work-1/tree/master/hystrix-thread-local-demo

标签
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