Java 的作用域值（Scoped Values）和结构化并发（Structured Concurrency）

以下代码在Java 24 preview测试通过

不使用虚拟线程

package org.example;

import java.util.concurrent.*;

public class ScopedValueWithVirtualThreads {
    void main() {
        final String THREAD_S_N = "%s read USER_ID = %s, Thread: %s%n";
        final ScopedValue<String> USER_ID = ScopedValue.newInstance();
        // 将 ScopedValue 绑定到当前线程作用域
        ScopedValue.where(USER_ID, "user-123").run(() -> {
            try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure("Thread", Executors.defaultThreadFactory())) {
                // 在子线程中读取 ScopedValue（会继承父线程的绑定）
                var f1 = scope.fork(() -> String.format(THREAD_S_N, "Task1", USER_ID.get(), Thread.currentThread()));
                var f2 = scope.fork(() -> String.format(THREAD_S_N, "Task2", USER_ID.get(), Thread.currentThread()));

                scope.join();
                scope.throwIfFailed();

                System.out.printf(f1.get());
                System.out.printf(f2.get());
                System.out.printf(THREAD_S_N, "In-try", USER_ID.get(), Thread.currentThread());
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
}

输出结果:

Task1 read USER_ID = user-123, Thread: Thread[#26,pool-1-thread-1,5,main]
Task2 read USER_ID = user-123, Thread: Thread[#27,pool-1-thread-2,5,main]
In-try read USER_ID = user-123, Thread: Thread[#3,main,5,main]

使用虚拟线程

package org.example;

import java.util.concurrent.*;

public class ScopedValueWithVirtualThreads {
    void main() {
        final String THREAD_S_N = "%s read USER_ID = %s, Thread: %s%n";
        final ScopedValue<String> USER_ID = ScopedValue.newInstance();
        // 将 ScopedValue 绑定到当前线程作用域
        ScopedValue.where(USER_ID, "user-123").run(() -> {
            try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
                // 在子线程中读取 ScopedValue（会继承父线程的绑定）
                var f1 = scope.fork(() -> String.format(THREAD_S_N, "Task1", USER_ID.get(), Thread.currentThread()));
                var f2 = scope.fork(() -> String.format(THREAD_S_N, "Task2", USER_ID.get(), Thread.currentThread()));

                scope.join();
                scope.throwIfFailed();

                System.out.printf(f1.get());
                System.out.printf(f2.get());
                System.out.printf(THREAD_S_N, "In-try", USER_ID.get(), Thread.currentThread());
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
}

输出结果：

Task1 read USER_ID = user-123, Thread: VirtualThread[#27]/runnable@ForkJoinPool-1-worker-1
Task2 read USER_ID = user-123, Thread: VirtualThread[#29]/runnable@ForkJoinPool-1-worker-1
In-try read USER_ID = user-123, Thread: Thread[#3,main,5,main]

解释

• try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
  • 创建一个 结构化任务作用域 scope，策略是 ShutdownOnFailure。
  • 含义：如果任何一个子任务抛出异常，自动取消其他所有子任务。
  • 自动资源管理：scope.close() 会在 try 块结束时被调用，做清理工作。
• scope.fork(...)，使用 scope.fork() 启动一个新的子任务
• scope.join();，等待所有子任务完成（不论成功还是失败）。
  • 注意：这不会抛出异常，只是阻塞当前线程直到所有任务都完成。
• scope.throwIfFailed();，如果有任何子任务抛出异常，就把它的异常重新抛出，其他任务已被取消。
  • ShutdownOnFailure 策略保证了只要有失败，就立即停止其他任务的运行（或阻止它们开始）。

什么是作用域值

• 在父线程中使用 ScopedValue.where() 绑定了 USER_ID = "user-123"；
• 子线程是通过 StructuredTaskScope.fork() 启动的，它们自动继承了这个绑定；
• 所以在 f1 和 f2 中访问 USER_ID.get() 会得到 "user-123"，不需要重新传参；
• 这种继承是线程安全的、只读的，不像 ThreadLocal 容易被污染或修改。