Spring Cloud中Hystrix 线程隔离导致ThreadLocal数据丢失（续）

前言

上篇文章《Spring Cloud中Hystrix 线程隔离导致ThreadLocal数据丢失》我们对ThreadLocal数据丢失进行了详细的分析，并通过代码的方式复现了这个问题。

在上篇文章的末尾我也说了思路给大家提供了，如果需要能够在Hystrix 为线程隔离模式也能正确传递数据的话，需要我们自己去修改。

我这边以Zuul中自定义负载均衡策略来进行讲解，在Zuul中需要实现灰度发布的功能，需要在Filter中将请求的用户信息传递到自定的负载策略中，Zuul中整合了Hystrix，从Zuul Filter的请求到Ribbon的策略类中，线程已经发生了变化，变成了Hystrix提供的线程池来执行（配置隔离模式为线程）。这个时用ThreadLocal就会出问题了，数据传输会错乱。也就是我们前面分析的问题。

关于修改我说下自己分析问题的一些思路，ransmittable-thread-local可以解决这个问题，可以对线程或者线程池进行修饰，其实最终的原理就是对线程进行包装，在线程run之前和之后做一些处理来保证数据的正确传递。

改造思路

首先我想的就是改掉Hystrix中的线程池或者线程，只有这样才能让ransmittable-thread-local来接管线程中数据的传递。

通过调试的方式找到com.netflix.hystrix.HystrixThreadPool是Hystrix线程池的接口，里面定义了一个获取ExecutorService方法，代码如下：

1. public interface HystrixThreadPool {

2.    /**

3.     * Implementation of {@link ThreadPoolExecutor}.

4.     *

5.     * @return ThreadPoolExecutor

6.     */

7.    public ExecutorService getExecutor();

8. }

通过查找接口的实现类，发现只有一个默认的实现com.netflix.hystrix.HystrixThreadPool.HystrixThreadPoolDefault，实现也在接口中，是一个静态类。实现的方法如下：

1. @Override

2. public ThreadPoolExecutor getExecutor() {

3.     touchConfig();

4.     return threadPool;

5. }

threadPool是类中的一个变量，主要是通过touchConfig方法来设置线程的参数，touchConfig代码如下：

1. private void touchConfig() {

2.      final int dynamicCoreSize = properties.coreSize().get();

3.      final int configuredMaximumSize = properties.maximumSize().get();

4.      int dynamicMaximumSize = properties.actualMaximumSize();

5.      final boolean allowSizesToDiverge = properties.getAllowMaximumSizeToDivergeFromCoreSize().get();

6.      boolean maxTooLow = false;

7.      if (allowSizesToDiverge && configuredMaximumSize < dynamicCoreSize) {

8.          //if user sets maximum < core (or defaults get us there), we need to maintain invariant of core <= maximum

9.          dynamicMaximumSize = dynamicCoreSize;

10.          maxTooLow = true;

11.      }

12.      //......

13. }

这是最外层获取线程池的地方，可以根据代码一步步进去看，最终获取线程池的代码在com.netflix.hystrix.strategy.concurrency.HystrixConcurrencyStrategy.getThreadPool方法中。

上面是线程池的源码分析，我们可以改造源码，将线程池用ransmittable-thread-local进行修饰。

改造线程方式

另外一种是改造线程的方式，在Hystrix将命令丢入线程池的时候对线程进行修饰也可以解决此问题，因为ransmittable-thread-local对线程池进行修饰，其原理也是改造了线程，通过源码可以看出：

1. public static ExecutorService getTtlExecutorService(ExecutorService executorService) {

2.        if (executorService == null || executorService instanceof ExecutorServiceTtlWrapper) {

3.            return executorService;

4.        }

5.        return new ExecutorServiceTtlWrapper(executorService);

6. }

7. class ExecutorServiceTtlWrapper extends ExecutorTtlWrapper implements ExecutorService {

8.    private final ExecutorService executorService;

9.    ExecutorServiceTtlWrapper(ExecutorService executorService) {

10.        super(executorService);

11.        this.executorService = executorService;

12.    }

13.    @Override

14.    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {

15.        return executorService.submit(TtlCallable.get(task));

16.    }

17.    @Override

18.    public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {

19.        return executorService.submit(TtlRunnable.get(task), result);

20.    }

21.    @Override

22.    public Future<?> submit(Runnable task) {

23.        return executorService.submit(TtlRunnable.get(task));

24.    }

25.    // ...........

26. }

重点在TtlRunnable.get()

改造Hystrix中线程的方式，可以通过HystrixContextScheduler进行入手，Hystrix通过HystrixContextScheduler的ThreadPoolScheduler把命令submit到ThreadPoolExecutor中去执行。

通过上面的分析，最终可以定位到提交命令的代码如下：

1. private static class ThreadPoolWorker extends Worker {

2.        private final HystrixThreadPool threadPool;

3.        private final CompositeSubscription subscription = new CompositeSubscription();

4.        private final Func0<Boolean> shouldInterruptThread;

5.        public ThreadPoolWorker(HystrixThreadPool threadPool, Func0<Boolean> shouldInterruptThread) {

6.            this.threadPool = threadPool;

7.            this.shouldInterruptThread = shouldInterruptThread;

8.        }

9.        @Override

10.        public void unsubscribe() {

11.            subscription.unsubscribe();

12.        }

13.        @Override

14.        public boolean isUnsubscribed() {

15.            return subscription.isUnsubscribed();

16.        }

17.        @Override

18.        public Subscription schedule(final Action0 action) {

19.            if (subscription.isUnsubscribed()) {

20.                // don't schedule, we are unsubscribed

21.                return Subscriptions.unsubscribed();

22.            }

23.            // This is internal RxJava API but it is too useful.

24.            ScheduledAction sa = new ScheduledAction(action);

25.            subscription.add(sa);

26.            sa.addParent(subscription);

27.            ThreadPoolExecutor executor = (ThreadPoolExecutor) threadPool.getExecutor();

28.            FutureTask<?> f = (FutureTask<?>) executor.submit(sa);

29.            sa.add(new FutureCompleterWithConfigurableInterrupt(f, shouldInterruptThread, executor));

30.            return sa;

31.        }

32.        @Override

33.        public Subscription schedule(Action0 action, long delayTime, TimeUnit unit) {

34.            throw new IllegalStateException("Hystrix does not support delayed scheduling");

35.        }

36. }

核心代码在schedule方法中，只需要将schedule中的sa进行修饰即可。

改造后的代码如下：

1. public Subscription schedule(final Action0 action) {

2.     if (subscription.isUnsubscribed()) {

3.            // don't schedule, we are unsubscribed

4.            return Subscriptions.unsubscribed();

5.     }

6.     // This is internal RxJava API but it is too useful.

7.     ScheduledAction sa = new ScheduledAction(action);

8.     subscription.add(sa);

9.     sa.addParent(subscription);

10.     ThreadPoolExecutor executor = (ThreadPoolExecutor) threadPool.getExecutor();

11.     FutureTask<?> f = (FutureTask<?>) executor.submit(TtlRunnable.get(sa));

12.     sa.add(new FutureCompleterWithConfigurableInterrupt(f, shouldInterruptThread, executor));

13.     return sa;

14. }

改源码还涉及到重新打包等问题，每个项目都得用修改后的jar包，比较麻烦，最简单的做法就是在项目中建一个同样的HystrixContextScheduler类，包名也要和之前一样，让jvm优先加载，这样就能用这个修改的类来代替Hystrix原始的类。

最后我们来验证下这样的改动是否正确，首先我们在Zuul的Filter中进行值的传递：

RibbonFilterContextHolder是基于InheritableThreadLocal做的值传递,代码如下：

1. public class RibbonFilterContextHolder {

2.    private static final ThreadLocal<RibbonFilterContext> contextHolder = new InheritableThreadLocal<RibbonFilterContext>() {

3.        @Override

4.        protected RibbonFilterContext initialValue() {

5.            return new DefaultRibbonFilterContext();

6.        }

7.    };

8.    public static RibbonFilterContext getCurrentContext() {

9.        return contextHolder.get();

10.    }

11.    public static void clearCurrentContext() {

12.        contextHolder.remove();

13.    }

14. }

完整源码请参考: https://github.com/yinjihuan/spring-cloud/blob/master/fangjia-common/src/main/java/com/fangjia/common/support/RibbonFilterContextHolder.java

1. private static AtomicInteger ac = new AtomicInteger();

2.    @Override

3.    public Object run() {

4.        RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();

5.        RibbonFilterContextHolder.getCurrentContext().add("servers",ac.addAndGet(1)+"");

6.        return null;

7.    }

通过AtomicInteger 进行数字的累加操作，后面测试的时候用10个线程并发测试，如如果在Ribbon的自定义负载策略中接收的值是0-9的话表示正确，否则错误。

接下来定义一个负载策略类，输出接收的值：

1. public class GrayPushRule extends AbstractLoadBalancerRule {

2.    private AtomicInteger nextServerCyclicCounter;

3.    private static final boolean AVAILABLE_ONLY_SERVERS = true;

4.    private static final boolean ALL_SERVERS = false;

5.    private static Logger log = LoggerFactory.getLogger(RoundRobinRule.class);

6.    public GrayPushRule() {

7.        this.nextServerCyclicCounter = new AtomicInteger(0);

8.    }

9.    public GrayPushRule(ILoadBalancer lb) {

10.        this();

11.        this.setLoadBalancer(lb);

12.    }

13.    public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) {

14.        String servers = RibbonFilterContextHolder.getCurrentContext().get("servers");

15.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+servers);  

16.        return null;

17.    }

18.    public Server choose(Object key) {

19.        return this.choose(this.getLoadBalancer(), key);

20.    }

21.    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig clientConfig) {

22.    }

23. }

然后增加配置，使用自定义的策略，还需要将Hystrix的线程池数量改小一点，这样才可以线程复用

1. fsh-house.ribbon.NFLoadBalancerRuleClassName=com.fangjia.fsh.api.rule.GrayPushRule

2. # 线程隔离模式

3. zuul.ribbon-isolation-strategy=thread

4. hystrix.threadpool.default.coreSize=3

启动服务，用ab进行测试：

1. ab -n 10 -c 10 http://192.168.10.170:2103/fsh-house/house/1

输出结果如下:

1. hystrix-RibbonCommand-3:10

2. hystrix-RibbonCommand-2:3

3. hystrix-RibbonCommand-1:8

4. hystrix-RibbonCommand-3:10

5. hystrix-RibbonCommand-2:3

6. hystrix-RibbonCommand-1:8

7. hystrix-RibbonCommand-3:10

8. hystrix-RibbonCommand-2:3

9. hystrix-RibbonCommand-1:8

10. hystrix-RibbonCommand-3:10

很多数据都重复了，这就是线程复用导致的问题，接下来我们用上面讲的方式进行改造，需要将RibbonFilterContextHolder中的InheritableThreadLocal改成TransmittableThreadLocal

1.    private static final TransmittableThreadLocal<RibbonFilterContext> contextHolder = new TransmittableThreadLocal<RibbonFilterContext>() {

2.        @Override

3.        protected RibbonFilterContext initialValue() {

4.            return new DefaultRibbonFilterContext();

5.        }

6.    };

然后在项目中新建一个HystrixContextScheduler类，包名必须是com.netflix.hystrix.strategy.concurrency，代码就按上面贴的进行改，主要是对线程进行修饰：

1. FutureTask<?> f = (FutureTask<?>) executor.submit(TtlRunnable.get(sa));

再次启动服务，进行测试，结果如下：

1. hystrix-RibbonCommand-2:10

2. hystrix-RibbonCommand-1:1

3. hystrix-RibbonCommand-3:7

4. hystrix-RibbonCommand-3:8

5. hystrix-RibbonCommand-1:2

6. hystrix-RibbonCommand-2:4

7. hystrix-RibbonCommand-3:5

8. hystrix-RibbonCommand-1:9

9. hystrix-RibbonCommand-2:3

10. hystrix-RibbonCommand-3:6

现在的结果已经是正确的

改造线程池方式

上面介绍了改造线程的方式，并且通过建一个同样的Java类来覆盖Jar包中的实现，感觉有点投机取巧，其实不用这么麻烦，Hystrix默认提供了HystrixPlugins类，可以让用户自定义线程池，下面来看看怎么使用：

在启动之前调用进行注册自定义实现的逻辑：

1. HystrixPlugins.getInstance().registerConcurrencyStrategy(new ThreadLocalHystrixConcurrencyStrategy());

ThreadLocalHystrixConcurrencyStrategy就是我们自定义的创建线程池的类，需要继承HystrixConcurrencyStrategy，前面也有讲到通过调试代码发现最终获取线程池的代码就在HystrixConcurrencyStrategy中。

我们只需要重写getThreadPool方法即可完成对线程池的改造，由于TtlExecutors只能修饰ExecutorService和Executor，而HystrixConcurrencyStrategy中返回的是ThreadPoolExecutor，我们需要对ThreadPoolExecutor进行包装一层，最终在execute方法中对线程修饰，也就相当于改造了线程池。

1. public class ThreadLocalHystrixConcurrencyStrategy extends HystrixConcurrencyStrategy {

2.    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ThreadLocalHystrixConcurrencyStrategy.class);

3.    @Override

4.    public ThreadPoolExecutor getThreadPool(HystrixThreadPoolKey threadPoolKey, HystrixProperty<Integer> corePoolSize,

5.            HystrixProperty<Integer> maximumPoolSize, HystrixProperty<Integer> keepAliveTime, TimeUnit unit,

6.            BlockingQueue<Runnable> workQueue) {

7.        return this.doGetThreadPool(threadPoolKey, corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);

8.    }

9.    @Override

10.    public ThreadPoolExecutor getThreadPool(HystrixThreadPoolKey threadPoolKey,

11.            HystrixThreadPoolProperties threadPoolProperties) {

12.        return this.doGetThreadPool(threadPoolKey, threadPoolProperties);

13.    }

14. }

在doGetThreadPool方法中就返回包装的线程池，代码如下：

1. return new ThreadLocalThreadPoolExecutor(dynamicCoreSize, dynamicMaximumSize, keepAliveTime.get(), unit, workQueue,

2.                    threadFactory);

最后就是ThreadLocalThreadPoolExecutor的代码：

1. public class ThreadLocalThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {

2.    private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy();

3.    public ThreadLocalThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,

4.            BlockingQueue<Runnable> workQueue) {

5.        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);

6.    }

7.    public ThreadLocalThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,

8.            BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory) {

9.        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, defaultHandler);

10.    }

11.    @Override

12.    public void execute(Runnable command) {

13.        super.execute(TtlRunnable.get(command));

14.    }

15. }

完整源码参考：

https://github.com/yinjihuan/spring-cloud/tree/master/fangjia-fsh-api

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