TransmittableThreadLocal通过javaAgent技术实现线程传递(并且支持ForkJoin)

感谢TTL 作者在我上一篇文章评论，让我知道了通过官方文档去全面了解其使用方式及其支持的重要性。
所以官方文档先贴出来~

alibaba/transmittable-thread-local: 📌 TransmittableThreadLocal (TTL), the missing Java™ std lib(simple & 0-dependency) for framework/middleware, provide an enhanced InheritableThreadLocal that transmits values between threads even using thread pooling components. (github.com)

重要的不单单是看官方文档，还有其他问题可以通过issue查看最新动态、以及和社区交流，本文背景以TTL最新版本2.12.6版本为基准。

TransmittableThreadLocal线程间传递逻辑 - 简书 (jianshu.com)

上一篇文章及评论，可以看到TTL官方描述其通过javaAgent技术可以实现对ForkJoin的线程传递支持。

通过测试，确实可以


通过javaagent指定jar包

简单的测试代码如下

    private final static TransmittableThreadLocal<Integer> LOCAL = new TransmittableThreadLocal<>();

    @PostMapping("/a")
    public void test() {
        final int num = ThreadLocalRandom.current().nextInt(0, 1500);
        LOCAL.set(num);
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 150; i++) {
            list.add(i);
        }
        list.stream().parallel().forEach(o -> {
            if (!Objects.equals(LOCAL.get(), num)) {
                System.out.println("如果不同代表没有正确传递噢");
            }
        });
    }

通过上述代码及通过javaagent引入jar包后不用手动设置TTL的线程池装饰器也可以了！我们接下来看看其中的奥秘！(javaAgent技术大家可以自行搜索学习一下，例如skywalking等无侵入场景应用)

// 通过premain 进行字节码操作添加我们想要的拦截，（attach,premain两个java agent核心方法大家可以搜索详细了解)
    public static void premain(String agentArgs, @Nonnull Instrumentation inst) {
// 一个 volatile 变量,不清除这里volatile的必要性，此文章暂不关注
        kvs = splitCommaColonStringToKV(agentArgs);
// 日志打印的一个多态，可以通过参数设置。默认只打印 StdErr，也可以设置为stdout
        Logger.setLoggerImplType(getLogImplTypeFromAgentArgs(kvs));
        final Logger logger = Logger.getLogger(TtlAgent.class);

        try {
            logger.info("[TtlAgent.premain] begin, agentArgs: " + agentArgs + ", Instrumentation: " + inst);
// 如果是用javaAgent无侵入的实现TTL逻辑（上一篇讲到正常使用TTL的装饰器线程池来实现）默认是开启的(TimerTask默认不开启) 这里是查看线程池的配置，默认开启，可以在jvm参数设置为关闭
            final boolean disableInheritable = isDisableInheritableForThreadPool();
// 需要修改字节码的列表, 通过javassist修改字节码 JavassistTransformlet是TTL 做的抽象对jdk可能出现的3种出现线程传递的情况分别做了实现
            final List<JavassistTransformlet> transformletList = new ArrayList<JavassistTransformlet>();
// 线程池的
            transformletList.add(new TtlExecutorTransformlet(disableInheritable));
// forkjoin的
            transformletList.add(new TtlForkJoinTransformlet(disableInheritable));
// timer task默认关闭，如果设置开启也加入
            if (isEnableTimerTask()) transformletList.add(new TtlTimerTaskTransformlet());
// 这是jdk提供的接口，给客户端提供对class 字节码做增强的入口
            final ClassFileTransformer transformer = new TtlTransformer(transformletList);
// 将TTL的字节码增强逻辑 织入，加载对应class时调用(也取决于要增强的class对象load时机)
            inst.addTransformer(transformer, true);
            logger.info("[TtlAgent.premain] addTransformer " + transformer.getClass() + " success");

            logger.info("[TtlAgent.premain] end");
// 如果使用了 javaAgent 增强，你再手动给线程池包裹装饰器则会直接返回，不需要包装了
            ttlAgentLoaded = true;
        } catch (Exception e) {
            String msg = "Fail to load TtlAgent , cause: " + e.toString();
            logger.log(Level.SEVERE, msg, e);
            throw new IllegalStateException(msg, e);
        }
    }

上面贴出了TTL使用javaAgent的premain进行字节码增强的流程下面看具体的实现以及如何使用jdk暴露的ClassFileTransformer接口进行操作字节码
先来看TtlTransformer ，我们的字节码增强逻辑的桥梁

public class TtlTransformer implements ClassFileTransformer {
    private static final Logger logger = Logger.getLogger(TtlTransformer.class);
    private static final byte[] EMPTY_BYTE_ARRAY = {};
// 要被增强的列表
    private final List<JavassistTransformlet> transformletList = new ArrayList<JavassistTransformlet>();

    TtlTransformer(List<? extends JavassistTransformlet> transformletList) {
// 复制到当前类的成员变量
        for (JavassistTransformlet transformlet : transformletList) {
            this.transformletList.add(transformlet);
            logger.info("[TtlTransformer] add Transformlet " + transformlet.getClass() + " success");
        }
    }

    @Override
    public final byte[] transform(@Nonnull final ClassLoader loader, @Nullable final String classFile, final Class<?> classBeingRedefined,
                                  final ProtectionDomain protectionDomain, final byte[] classFileBuffer) {
        try {
            // Lambda has no class file, no need to transform, just return.
            if (classFile == null) return EMPTY_BYTE_ARRAY;
            // 获取到当前加载的class的类名
            final String className = toClassName(classFile);
            for (JavassistTransformlet transformlet : transformletList) {
// 调用子类实现
                final byte[] bytes = transformlet.doTransform(className, classFileBuffer, loader);
                if (bytes != null) return bytes;
            }
        } catch (Throwable t) {
            String msg = "Fail to transform class " + classFile + ", cause: " + t.toString();
            logger.log(Level.SEVERE, msg, t);
            throw new IllegalStateException(msg, t);
        }

        return EMPTY_BYTE_ARRAY;
    }

    private static String toClassName(final String classFile) {
        return classFile.replace('/', '.');
    }
}

下面来看具体的实现有四个


2.12.6版本增强实现有4个
目前TTL代码迭代还是比较快的，虽然代码不多，但是一直在改动。和2.10.2的差别还是挺大的。所以小伙伴们可以多关注一下官方github上的相关动态

先看TtlExecutorTransformlet

// 为什么把源码中的注释放进来，因为TTL的注释写的还是挺全。
/**
 * TTL {@link JavassistTransformlet} for {@link java.util.concurrent.Executor}.
 *
 * @author Jerry Lee (oldratlee at gmail dot com)
 * @author wuwen5 (wuwen.55 at aliyun dot com)
// 通过字节码操作会覆盖以下线程执行相关类
 * @see java.util.concurrent.Executor
 * @see java.util.concurrent.ExecutorService
 * @see java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor
 * @see java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor
 * @see java.util.concurrent.Executors
// 这是也是TTL的一个实现，之后再看
 * @see TtlPriorityBlockingQueueTransformlet
 * @since 2.5.1
 */
public class TtlExecutorTransformlet implements JavassistTransformlet {
    private static final Logger logger = Logger.getLogger(TtlExecutorTransformlet.class);
// 装我们要拦截操作字节码的类
    private static final Set<String> EXECUTOR_CLASS_NAMES = new HashSet<String>();
// 这次套路变了，如果使用javaAgent不用一层一层装饰再去增强了
// 我们的目的就是 在thread执行任务时候，
//任务: 初始化 [捕获capture] -> 目标执行前 [重放replay] -> 目标执行后 还原 [还原restore]即可
// 现在我们聚焦在 Runnable 和 Callable即可，TTL的切入点是在各种线程池
//(如果你直接new，这个原生就支持，可以看看前一篇文章，就算你使用TTL的父类InheritableThreadLocal在new thread时会将第一次主线程的ThreadLocalMap的引用都带过去噢，想一下childValue这个方法)
// 所以我们只要对所有线程池的 参数中含有 Runnable和 Callable替换成Ttl的增强装饰器即可！
    private static final Map<String, String> PARAM_TYPE_NAME_TO_DECORATE_METHOD_CLASS = new HashMap<String, String>();

    private static final String THREAD_POOL_EXECUTOR_CLASS_NAME = "java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor";
    private static final String RUNNABLE_CLASS_NAME = "java.lang.Runnable";
    static {  EXECUTOR_CLASS_NAMES.add(THREAD_POOL_EXECUTOR_CLASS_NAME);
  EXECUTOR_CLASS_NAMES.add("java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor");       PARAM_TYPE_NAME_TO_DECORATE_METHOD_CLASS.put(RUNNABLE_CLASS_NAME, "com.alibaba.ttl.TtlRunnable");     PARAM_TYPE_NAME_TO_DECORATE_METHOD_CLASS.put("java.util.concurrent.Callable", "com.alibaba.ttl.TtlCallable");
    }
    private static final String THREAD_FACTORY_CLASS_NAME = "java.util.concurrent.ThreadFactory";

    private final boolean disableInheritableForThreadPool;

    public TtlExecutorTransformlet(boolean disableInheritableForThreadPool) {
        this.disableInheritableForThreadPool = disableInheritableForThreadPool;
    }

    @Override
    public void doTransform(@NonNull final ClassInfo classInfo) throws IOException, NotFoundException, CannotCompileException {
//看issues可以知道为什么要 屏蔽java.util，但是具体原因还不明确。
// 因为所有类加载都会进入javaAgent的 premain方法，对应的实现自己选择去操作哪些类的字节码，例如skywalking那么多插件，就是用全类名一个一个指定常见开源框架的可做拦截逻辑的类，然后去添加apm的逻辑增强
        // work-around ClassCircularityError:
        //      https://github.com/alibaba/transmittable-thread-local/issues/278
        //      https://github.com/alibaba/transmittable-thread-local/issues/234
        if (isClassAtPackageJavaUtil(classInfo.getClassName())) return;

        final CtClass clazz = classInfo.getCtClass();
// 指定的类
        if (EXECUTOR_CLASS_NAMES.contains(classInfo.getClassName())) {
            for (CtMethod method : clazz.getDeclaredMethods()) {
                updateSubmitMethodsOfExecutorClass_decorateToTtlWrapperAndSetAutoWrapperAttachment(method);
            }
// 首先DisableInheritableThreadFactory和我之前的理解有些出入，但是看实现确实是一个屏蔽TTL的逻辑实现，但是如果使用agent需要添加jvm参数，那么去掉参数了就不会进入当前jar的premain方法
// 而且经过测试，就算让这里为true也不能屏蔽什么，因为就算替换了ThreadFactory但是Runnable，Callable已经在类加载时字节码层面替换为TTL的装饰器了，这里好像亡羊补牢了 - -！虽然不明白但是这里不影响我们使用逻辑
            if (disableInheritableForThreadPool) updateConstructorDisableInheritable(clazz);
// 标记类被字节码增强了
            classInfo.setModified();
        } else {
// 如果不是被指定增强的类
// 基本类型数组，接口，注解直接返回
            if (clazz.isPrimitive() || clazz.isArray() || clazz.isInterface() || clazz.isAnnotation()) {
                return;
            }
// 这里利用了 javassist一些操作，去获取已经加载的类对象，判断当前类是否是指定要被增强类的子类,后续要做一些操作
// 包括其他基于java实现的框架对线程池的扩展
// 我们debug启动时可以看到 tomcat线程池org.apache.tomcat.util.threads.ThreadPoolExecutor 继承了jdk的线程池
// 我们就可以进入到方法内，后续看下面的方法
            if (!clazz.subclassOf(clazz.getClassPool().get(THREAD_POOL_EXECUTOR_CLASS_NAME))) return;

            logger.info("Transforming class " + classInfo.getClassName());
// 返回一个 操作字节码的结果然后标记该类是否成功 增强了
            final boolean modified = updateBeforeAndAfterExecuteMethodOfExecutorSubclass(clazz);
            if (modified) classInfo.setModified();
        }
    }

    /**
     * @see com.alibaba.ttl.threadpool.agent.internal.transformlet.impl.Utils#doAutoWrap(Runnable)
     * @see com.alibaba.ttl.threadpool.agent.internal.transformlet.impl.Utils#doAutoWrap(Callable)
     */
    @SuppressFBWarnings("VA_FORMAT_STRING_USES_NEWLINE") // [ERROR] Format string should use %n rather than \n
    private void updateSubmitMethodsOfExecutorClass_decorateToTtlWrapperAndSetAutoWrapperAttachment(@NonNull final CtMethod method) throws NotFoundException, CannotCompileException {
        final int modifiers = method.getModifiers();
        if (!Modifier.isPublic(modifiers) || Modifier.isStatic(modifiers)) return;

        CtClass[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
        StringBuilder insertCode = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
// 核心的逻辑，我们只关注 Runnable，Callable，然后对其线程池所有方法含有该参数进行字节码增强，在进入方法并执行方法前替换为TTL的装饰器

            final String paramTypeName = parameterTypes[i].getName();
            if (PARAM_TYPE_NAME_TO_DECORATE_METHOD_CLASS.containsKey(paramTypeName)) {
                String code = String.format(
                        // auto decorate to TTL wrapper
                        "$%d = com.alibaba.ttl.threadpool.agent.internal.transformlet.impl.Utils.doAutoWrap($%<d);",
                        i + 1);
                insertCode.append(code);
            }
        }
        if (insertCode.length() > 0) {
            logger.info("insert code before method " + signatureOfMethod(method) + " of class " +
                method.getDeclaringClass().getName() + ":\n" + insertCode);
            method.insertBefore(insertCode.toString());
        }
    }
// 省略替换 ThreadFactory的代码

    /**
     * @see Utils#doUnwrapIfIsAutoWrapper(Runnable)
     */
    private boolean updateBeforeAndAfterExecuteMethodOfExecutorSubclass(@NonNull final CtClass clazz) throws NotFoundException, CannotCompileException {
        final CtClass runnableClass = clazz.getClassPool().get(RUNNABLE_CLASS_NAME);
        final CtClass threadClass = clazz.getClassPool().get("java.lang.Thread");
        final CtClass throwableClass = clazz.getClassPool().get("java.lang.Throwable");
        boolean modified = false;

        try {
// ScheduledThreadPoolExecutor 也是继承自ThreadPoolExecutor，TTL就是利用了ThreadPoolExecutor#beforeExecute(Thread t, Runnable r) 
// 和ThreadPoolExecutor#afterExecute(Runnable r, Throwable t)
//这是jdk线程池提供的两个钩子，TTL对第三方框架的线程池类名完全不了解，所以我们无法直接拿到子类含有Runnable的方法(我们不知道继承了几层，无法通过反射去拿到method对象)
// 那么TTL目前通过jdk的 beforeExecute，和 afterExecute来对其他框架或者自定义的线程池进行去除TTL装饰器的逻辑
//猜测目的是无法保证正确控制线程间正确传递，我们直接消除测试开发上的迷惑行为
            final CtMethod beforeExecute = clazz.getDeclaredMethod("beforeExecute", new CtClass[]{threadClass, runnableClass});
            // unwrap runnable if IsAutoWrapper
            String code = "$2 = com.alibaba.ttl.threadpool.agent.internal.transformlet.impl.Utils.doUnwrapIfIsAutoWrapper($2);";
            logger.info("insert code before method " + signatureOfMethod(beforeExecute) + " of class " +
                beforeExecute.getDeclaringClass().getName() + ": " + code);
            beforeExecute.insertBefore(code);
            modified = true;
        } catch (NotFoundException e) {
// 前提是 目标线程池重写了 beforeExecute 才能进行unwraper操作
            // clazz does not override beforeExecute method, do nothing.
        }
// 下面逻辑类似 拦截afterExecute
        try {
            final CtMethod afterExecute = clazz.getDeclaredMethod("afterExecute", new CtClass[]{runnableClass, throwableClass});
            // unwrap runnable if IsAutoWrapper
            String code = "$1 = com.alibaba.ttl.threadpool.agent.internal.transformlet.impl.Utils.doUnwrapIfIsAutoWrapper($1);";
            logger.info("insert code before method " + signatureOfMethod(afterExecute) + " of class " +
                afterExecute.getDeclaringClass().getName() + ": " + code);
            afterExecute.insertBefore(code);
            modified = true;
        } catch (NotFoundException e) {
            // clazz does not override afterExecute method, do nothing.
        }

        return modified;
    }

上面看了 典型的 ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor的增强以及对第三方扩展线程池一定程度上的(重写jdk线程池的钩子方法才会操作)消除歧义
下面来看关联的TtlPriorityBlockingQueueTransformlet

public class TtlPriorityBlockingQueueTransformlet implements JavassistTransformlet {
    private static final Logger logger = Logger.getLogger(TtlPriorityBlockingQueueTransformlet.class);
// 我们要拦截 关于优先级队列的线程池
// https://github.com/alibaba/transmittable-thread-local/issues/330
// 这里有前因后果，因为runnable等接口也实现了 可排序接口，会castClass错误
    private static final String PRIORITY_BLOCKING_QUEUE_CLASS_NAME = "java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue";
    private static final String PRIORITY_QUEUE_CLASS_NAME = "java.util.PriorityQueue";
    private static final String COMPARATOR_CLASS_NAME = "java.util.Comparator";
    private static final String COMPARATOR_FIELD_NAME = "comparator";

    @Override
    public void doTransform(@NonNull ClassInfo classInfo) throws IOException, CannotCompileException, NotFoundException {
        final String className = classInfo.getClassName();
// 一共两种优先级队列的拦截,但增强逻辑是一样的
        if (PRIORITY_BLOCKING_QUEUE_CLASS_NAME.equals(className)) {
            updatePriorityBlockingQueueClass(classInfo.getCtClass());
            classInfo.setModified();
        }

        if (PRIORITY_QUEUE_CLASS_NAME.equals(className)) {
            updateBlockingQueueClass(classInfo.getCtClass());
            classInfo.setModified();
        }
    }

    private void updatePriorityBlockingQueueClass(@NonNull final CtClass clazz) throws CannotCompileException, NotFoundException {
        if (!haveComparatorField(clazz)) {
            // In Java 6, PriorityBlockingQueue implementation do not have field comparator,
            // need transform more fundamental class PriorityQueue
            logger.info(PRIORITY_BLOCKING_QUEUE_CLASS_NAME + " do not have field " + COMPARATOR_FIELD_NAME +
                ", transform " + PRIORITY_QUEUE_CLASS_NAME + " instead.");
            return;
        }

        modifyConstructors(clazz);
    }

    private void updateBlockingQueueClass(@NonNull final CtClass clazz) throws CannotCompileException, NotFoundException {
        final CtClass classPriorityBlockingQueue = clazz.getClassPool().getCtClass(PRIORITY_BLOCKING_QUEUE_CLASS_NAME);
        if (haveComparatorField(classPriorityBlockingQueue)) return;

        logger.info(PRIORITY_BLOCKING_QUEUE_CLASS_NAME + " do not have field " + COMPARATOR_FIELD_NAME +
            ", so need transform " + PRIORITY_QUEUE_CLASS_NAME);
        modifyConstructors(clazz);
    }

    private static boolean haveComparatorField(CtClass clazz) {
        try {
            clazz.getDeclaredField(COMPARATOR_FIELD_NAME);
            return true;
        } catch (NotFoundException e) {
            return false;
        }
    }

    /**
     * @see #wrapComparator$by$ttl(Comparator)
     */
    private static final String WRAP_METHOD_NAME = "wrapComparator$by$ttl";

    /**
     * wrap comparator field in constructors
     *
     * @see #COMPARATOR_FIELD_NAME
     */
    private static final String AFTER_CODE_REWRITE_FILED = String.format("this.%s = %s.%s(this.%1$s);",
        COMPARATOR_FIELD_NAME, TtlPriorityBlockingQueueTransformlet.class.getName(), WRAP_METHOD_NAME
    );

    private static void modifyConstructors(@NonNull CtClass clazz) throws NotFoundException, CannotCompileException {
        for (CtConstructor constructor : clazz.getDeclaredConstructors()) {
            final CtClass[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes();
            final StringBuilder beforeCode = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
                ///////////////////////////////////////////////////////////////
                // rewrite Comparator constructor parameter
                ///////////////////////////////////////////////////////////////
                final String paramTypeName = parameterTypes[i].getName();
// 这里的拦截角度比较清奇，因为runnable实现了 Comparator，所有入队的runable都会执行排序方法，那么只要对compator方法增强即可，老配方，在方法执行前拿到参数列表找到带有Comparator的runnable装饰它
                if (COMPARATOR_CLASS_NAME.equals(paramTypeName)) {
                    String code = String.format("$%d = %s.%s($%1$d);",
                        i + 1, TtlPriorityBlockingQueueTransformlet.class.getName(), WRAP_METHOD_NAME
                    );
                    beforeCode.append(code);
                }
            }
            if (beforeCode.length() > 0) {
                logger.info("insert code before constructor " + signatureOfMethod(constructor) + " of class " +
                    constructor.getDeclaringClass().getName() + ": " + beforeCode);
                constructor.insertBefore(beforeCode.toString());
            }

            ///////////////////////////////////////////////////////////////
            // rewrite Comparator class field
            ///////////////////////////////////////////////////////////////
            logger.info("insert code after constructor " + signatureOfMethod(constructor) + " of class " +
                constructor.getDeclaringClass().getName() + ": " + AFTER_CODE_REWRITE_FILED);
            constructor.insertAfter(AFTER_CODE_REWRITE_FILED);
        }
    }

    /**
     * @see TtlExecutors#getTtlRunnableUnwrapComparatorForComparableRunnable()
     * @see TtlExecutors#getTtlRunnableUnwrapComparator(Comparator)
     */
    public static Comparator<Runnable> wrapComparator$by$ttl(Comparator<Runnable> comparator) {
        if (comparator == null) return TtlExecutors.getTtlRunnableUnwrapComparatorForComparableRunnable();

        return TtlExecutors.getTtlRunnableUnwrapComparator(comparator);
    }
}

接下来看一下TtlTimerTaskTransformlet

public class TtlTimerTaskTransformlet implements JavassistTransformlet {
    private static final Logger logger = Logger.getLogger(TtlTimerTaskTransformlet.class);

    private static final String TIMER_TASK_CLASS_NAME = "java.util.TimerTask";
    private static final String RUN_METHOD_NAME = "run";

    @Override
    public void doTransform(@NonNull final ClassInfo classInfo) throws IOException, NotFoundException, CannotCompileException {
        // work-around ClassCircularityError:
        if (isClassAtPackageJavaUtil(classInfo.getClassName())) return;

        // TimerTask class is checked by above logic.
        //
        // if (TIMER_TASK_CLASS_NAME.equals(classInfo.getClassName())) return; // No need transform TimerTask class

        final CtClass clazz = classInfo.getCtClass();

        if (clazz.isPrimitive() || clazz.isArray() || clazz.isInterface() || clazz.isAnnotation()) {
            return;
        }
        // class contains method `void run()` ?
//TimerTask 简单粗暴就是要找 void run() 方法，因为它本身就是Runnable的子类并且有一个抽象方法 void run(),那么我们只要找到所有TimerTask子类找到其实现的run方法增强即可
        try {
            final CtMethod runMethod = clazz.getDeclaredMethod(RUN_METHOD_NAME, new CtClass[0]);
            if (!CtClass.voidType.equals(runMethod.getReturnType())) return;
        } catch (NotFoundException e) {
            return;
        }
        if (!clazz.subclassOf(clazz.getClassPool().get(TIMER_TASK_CLASS_NAME))) return;

        logger.info("Transforming class " + classInfo.getClassName());

        updateTimerTaskClass(clazz);
        classInfo.setModified();
    }

    /**
     * @see Utils#doCaptureWhenNotTtlEnhanced(java.lang.Object)
     */
    private void updateTimerTaskClass(@NonNull final CtClass clazz) throws CannotCompileException, NotFoundException {
        final String className = clazz.getName();

        // add new field
//新增一个  用于中转捕获主线程对象的变量
        final String capturedFieldName = "captured$field$added$by$ttl";
        final CtField capturedField = CtField.make("private final Object " + capturedFieldName + ";", clazz);
        clazz.addField(capturedField, "com.alibaba.ttl.threadpool.agent.internal.transformlet.impl.Utils.doCaptureWhenNotTtlEnhanced(this);");
        logger.info("add new field " + capturedFieldName + " to class " + className);

        final CtMethod runMethod = clazz.getDeclaredMethod(RUN_METHOD_NAME, new CtClass[0]);

        final String beforeCode = "Object backup = com.alibaba.ttl.TransmittableThreadLocal.Transmitter.replay(" + capturedFieldName + ");";
        final String finallyCode = "com.alibaba.ttl.TransmittableThreadLocal.Transmitter.restore(backup);";
// 直接增强方法就不能用装饰器了，直接修改方法加入一个try{}finally逻辑，这本身就是装饰器内部的逻辑
// 这部分是一些代码拼接就不看了
        doTryFinallyForMethod(runMethod, beforeCode, finallyCode);
    }
}
再来看一下 ForkJoin的增强TtlForkJoinTransformlet，其实
public class TtlForkJoinTransformlet implements JavassistTransformlet {
    private static final Logger logger = Logger.getLogger(TtlForkJoinTransformlet.class);

    private static final String FORK_JOIN_TASK_CLASS_NAME = "java.util.concurrent.ForkJoinTask";
    private static final String FORK_JOIN_POOL_CLASS_NAME = "java.util.concurrent.ForkJoinPool";
    private static final String FORK_JOIN_WORKER_THREAD_FACTORY_CLASS_NAME = "java.util.concurrent.ForkJoinPool$ForkJoinWorkerThreadFactory";

    private final boolean disableInheritableForThreadPool;

    public TtlForkJoinTransformlet(boolean disableInheritableForThreadPool) {
        this.disableInheritableForThreadPool = disableInheritableForThreadPool;
    }

    @Override
    public void doTransform(@NonNull final ClassInfo classInfo) throws IOException, NotFoundException, CannotCompileException {
        if (FORK_JOIN_TASK_CLASS_NAME.equals(classInfo.getClassName())) {
//如果是 forkJoin的task
            updateForkJoinTaskClass(classInfo.getCtClass());
            classInfo.setModified();
        } else if (disableInheritableForThreadPool && FORK_JOIN_POOL_CLASS_NAME.equals(classInfo.getClassName())) {
// forkJoin的 pool 或者 forkJoin的ThreadFactory
            updateConstructorDisableInheritable(classInfo.getCtClass());
            classInfo.setModified();
        }
    }

    /**
     * @see Utils#doCaptureWhenNotTtlEnhanced(java.lang.Object)
     */
    private void updateForkJoinTaskClass(@NonNull final CtClass clazz) throws CannotCompileException, NotFoundException {
        final String className = clazz.getName();
    // 如果是 ForkJoinTask 同 TimerTask
        // add new field
        final String capturedFieldName = "captured$field$added$by$ttl";
        final CtField capturedField = CtField.make("private final Object " + capturedFieldName + ";", clazz);
        clazz.addField(capturedField, "com.alibaba.ttl.threadpool.agent.internal.transformlet.impl.Utils.doCaptureWhenNotTtlEnhanced(this);");
        logger.info("add new field " + capturedFieldName + " to class " + className);

        final CtMethod doExecMethod = clazz.getDeclaredMethod("doExec", new CtClass[0]);
        final String doExec_renamed_method_name = renamedMethodNameByTtl(doExecMethod);

        final String beforeCode = "if (this instanceof " + TtlEnhanced.class.getName() + ") {\n" + // if the class is already TTL enhanced(eg: com.alibaba.ttl.TtlRecursiveTask)
                "    return " + doExec_renamed_method_name + "($$);\n" +                           // return directly/do nothing
                "}\n" +
                "Object backup = com.alibaba.ttl.TransmittableThreadLocal.Transmitter.replay(" + capturedFieldName + ");";

        final String finallyCode = "com.alibaba.ttl.TransmittableThreadLocal.Transmitter.restore(backup);";

        doTryFinallyForMethod(doExecMethod, doExec_renamed_method_name, beforeCode, finallyCode);
    }

    private void updateConstructorDisableInheritable(@NonNull final CtClass clazz) throws NotFoundException, CannotCompileException {
// 如果是 ForkJoin的 Pool或者 ThreadFactory 则同线程池的第三方实现逻辑
// 我们需要屏蔽掉ttl的逻辑。
// 为什么要这么做，因为ForkJoin本身是一个很特殊的线程池
// 1. 初始化线程后不一定为谁工作，其实理论上所有初始化线程做TTL操作都没什么意义，存在复用
// 2. 通过线程池执行任务，对于ForkJoin来说并没有真正的执行，是先包装为一个ForkJoinTask然后再进行ForkJoinPool#externalPush(ForkJoinTask<?> task)
// 3. 存在窃取的可能但是也是以ForkJoinTask 维度
        for (CtConstructor constructor : clazz.getDeclaredConstructors()) {
            final CtClass[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes();
            final StringBuilder insertCode = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
                final String paramTypeName = parameterTypes[i].getName();
                if (FORK_JOIN_WORKER_THREAD_FACTORY_CLASS_NAME.equals(paramTypeName)) {
                    String code = String.format("$%d = com.alibaba.ttl.threadpool.TtlForkJoinPoolHelper.getDisableInheritableForkJoinWorkerThreadFactory($%<d);", i + 1);
                    insertCode.append(code);
                }
            }
            if (insertCode.length() > 0) {
                logger.info("insert code before method " + signatureOfMethod(constructor) + " of class " +
                    constructor.getDeclaringClass().getName() + ": " + insertCode);
                constructor.insertBefore(insertCode.toString());
            }
        }
    }
}

如上可以看到对于ForkJoin来说我们只对 ForkJoinTask进行增强

例外TTL的作者告诉我 其实不使用javaAgent的方式也可以对ForkJoin使用TTL，分别为TtlRecursiveAction，TtlRecursiveTask两个类，我看了代码后还未进行测试，但是看逻辑就是可以的。后续我抽时间测试如果有问题这里会修改，如果小伙伴需要用到这个ForkJoin要进行并发的测试，单独执行一个ForkJoin或者parallelStream是不可以的。

TtlRecursiveTask<V> 和TtlRecursiveAction区别是可返回结果的区别，返回结果可以用于CompletableFuture
通过查看源码我们还发现了TtlWrappers可以的对java常见的函数式接口进行修饰。相当于把装饰器维度使用最小的，类似于对Runnable和Callable这种任务执行单元一样
我们就看一个TtlWrappers使用案例

 @Async
    public void test(Integer integer) {
        // 首先这里@Async我们已经将异步线程池使用了TTL的装饰器线程池
        int num = ThreadLocalRandom.current().nextInt(5, 500);
        try {
            Thread.sleep(num);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 这里数字忽略只是为了使用forkJoin
        Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, 2132, 234, 234, 23, 2, 2, 2, 2)
            .parallelStream().forEach(TtlWrappers.wrapConsumer(o -> {
                // 如果不适用TtlWrappers 这里会不相等，代表这里线程没有正确传递
            //如果使用TtlWrappers 则也是我们手动做装饰器了，只不过是针对代码块执行单元的装饰器
                if (!Objects.equals(TestController.LOCAL.get(), integer)) {
                    System.out.println("bbbbbbbbbbb");
                }
            }));
    }
TtlWrappers可以修饰的函数
其实如果可以修饰 Consumer，Function，Supplier了，我们也可以自定义构造一个函数，再用TtlWrappers修饰

我们再看看作者提到的TtlRecursiveTask,简单点我们只看TtlRecursiveAction 没有返回值的

public abstract class TtlRecursiveAction extends ForkJoinTask<Void> implements TtlEnhanced {

    private static final long serialVersionUID = -5753568484583412377L;
// 子类初始化时捕获
    private final Object captured = capture();

    protected TtlRecursiveAction() {
    }
// 延迟到子类进行 任务单元执行
    protected abstract void compute();

    /**
     * see {@link ForkJoinTask#getRawResult()}
     */
    public final Void getRawResult() {
        return null;
    }

    /**
     * see {@link ForkJoinTask#setRawResult(Object)}
     */
    protected final void setRawResult(Void mustBeNull) {
    }

    /**
     * Implements execution conventions for RecursiveActions.
     */
// 熟悉的配方,但是当前方法是重写了 ForkJoinTask的执行方法
    protected final boolean exec() {
        final Object backup = replay(captured);
        try {
            compute();
            return true;
        } finally {
            restore(backup);
        }
    }
}

如何使用

   @Async
    public void test(Integer integer) {
        // 首先这里@Async我们已经将异步线程池使用了TTL的装饰器线程池
        int num = ThreadLocalRandom.current().nextInt(5, 500);
        try {
            Thread.sleep(num);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
// 只能这样使用，有点麻烦啊
            TestFork testFork = new TestFork(integer);
// 获取默认的 ForkJoin线程池
            ForkJoinPool forkJoinPool = ForkJoinPool.commonPool();
            forkJoinPool.execute(testFork);
        }
    }

    private static class TestFork extends TtlRecursiveAction {
        // 这里只是用来做对比的变量
        private final Integer test;
        public TestFork(Integer test) {
            this.test = test;
        }
        @Override
        protected void compute() {
            //  这里是你的任务单元的业务代码
            if (!Objects.equals(TestController.LOCAL.get(), test)) {
// 不会进到这里，是可用的
                System.out.println("bbbbbbbbbbb");
            }
        }
    }
从上面可以看出TtlRecursiveTask局限性很大，但是现在最新版本2.12.6已经有TtlWrappers进行替代了，函数是一等公民，扩展性强使用方便。

总结

  1. 不使用JavaAgent技术的支持 ForkJoin使用手动捕获，重放的ForkJoinTask
    实现传递，但是需要暴露ForkJoinPool的使用。
  2. 通过 javaAgent技术可以添加jvm启动参数后无感支持Runnable，Callable，TimerTask，ForkJoinTask。
  3. 默认开启Runnable，Callable，ForkJoinTask，并且目前不支持第三方框架重写的线程池逻辑，并做了一定程度的去干扰操作。
  4. 如果不使用javaAgent针对常见的函数，Consumer，Supplier等提供代码块执行单元的装饰器，也可以支持parallelStream 等，详见com.alibaba.ttl.TtlWrappers。
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