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吊打 ThreadLocal,谈谈FastThreadLocal为啥能这么快?

Java 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

吊打 ThreadLocal,谈谈FastThreadLocal为啥能这么快?

根据上文图示可知,ftl的实现,涉及到InternalThreadLocalMap、FastThreadLocalThread和FastThreadLocal几个类,自底向上,我们先从InternalThreadLocalMap开始分析。

InternalThreadLocalMap类的继承关系图如下:

2.1 UnpaddedInternalThreadLocalMap的主要属性

static final ThreadLocal slowThreadLocalMap = new ThreadLocal();

static final AtomicInteger nextIndex = new AtomicInteger();

Object[] indexedVariables;

数组indexedVariables就是用来存储ftl的value的,使用下标的方式直接访问。nextIndex在ftl实例创建时

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用来给每个ftl实例分配一个下标,slowThreadLocalMap在线程不是ftlt时使用到。

2.2 InternalThreadLocalMap分析

InternalThreadLocalMap的主要属性:

// 用于标识数组的槽位还未使用

public static final Object UNSET = new Object();

private BitSet cleanerFlags;

private InternalThreadLocalMap() {

super(newIndexedVariableTable());

}

private static Object[] newIndexedVariableTable() {

Object[] array = new Object[32];

Arrays.fill(array, UNSET);

return array;

}

比较简单,newIndexedVariableTable()方法创建长度为32的数组,然后初始化为UNSET,然后传给父类。之后ftl的值就保存到这个数组里面。

注意,这里保存的直接是变量值,不是entry,这是和jdk ThreadLocal不同的。InternalThreadLocalMap就先分析到这,其他方法在后面分析ftl再具体说。

2.3 ftlt的实现分析

要发挥ftl的性能优势,必须和ftlt结合使用,否则就会退化到jdk的ThreadLocal。ftlt比较简单,关键代码如下:

public class FastThreadLocalThread extends Thread {

// This will be set to true if we have a chance to wrap the Runnable.

private final boolean cleanupFastThreadLocals;

private InternalThreadLocalMap threadLocalMap;

public final InternalThreadLocalMap threadLocalMap() {

return threadLocalMap;

}

public final void setThreadLocalMap(InternalThreadLocalMap threadLocalMap) {

this.threadLocalMap = threadLocalMap;

}

}

ftlt的诀窍就在threadLocalMap属性,它继承java Thread,然后聚合了自己的InternalThreadLocalMap。后面访问ftl变量,对于ftlt线程,都直接从InternalThreadLocalMap获取变量值。

2.4 ftl实现分析

ftl实现分析基于netty-4.1.34版本,特别地声明了版本,是因为在清除的地方,该版本的源码已经注释掉了ObjectCleaner的调用,和之前的版本有所不同。

2.4.1 ftl的属性和实例化

private final int index;

public FastThreadLocal() {

index = InternalThreadLocalMap.nextVariableIndex();

}

非常简单,就是给属性index赋值,赋值的静态方法在InternalThreadLocalMap:

public static int nextVariableIndex() {

int index = nextIndex.getAndIncrement();

if (index < 0) {

nextIndex.decrementAndGet();

throw new IllegalStateException(“too many thread-local indexed variables”);

}

return index;

}

可见,每个ftl实例以步长为1的递增序列,获取index值,这保证了InternalThreadLocalMap中数组的长度不会突增。

2.4.2 get()方法实现分析

public final V get() {

InternalThreadLocalMap threadLocalMap = InternalThreadLocalMap.get(); // 1

Object v = threadLocalMap.indexedVariable(index); // 2

if (v != InternalThreadLocalMap.UNSET) {

return (V) v;

}

V value = initialize(threadLocalMap); // 3

registerCleaner(threadLocalMap);  // 4

return value;

}

1.先来看看InternalThreadLocalMap.get()方法如何获取threadLocalMap:

=InternalThreadLocalMap=

public static InternalThreadLocalMap get() {

Thread thread = Thread.currentThread();

if (thread instanceof FastThreadLocalThread) {

return fastGet((FastThreadLocalThread) thread);

} else {

return slowGet();

}

}

private static InternalThreadLocalMap fastGet(FastThreadLocalThread thread) {

InternalThreadLocalMap threadLocalMap = thread.threadLocalMap();

if (threadLocalMap == null) {

thread.setThreadLocalMap(threadLocalMap = new InternalThreadLocalMap());

}

return threadLocalMap;

}

因为结合FastThreadLocalThread使用才能发挥FastThreadLocal的性能优势,所以主要看fastGet方法。该方法直接从ftlt线程获取threadLocalMap,还没有则创建一个InternalThreadLocalMap实例并设置进去,然后返回。学习资料:Java进阶视频资源

2.threadLocalMap.indexedVariable(index)就简单了,直接从数组获取值,然后返回:

public Object indexedVariable(int index) {

Object[] lookup = indexedVariables;

return index < lookup.length? lookup[index] : UNSET;

}

3.如果获取到的值不是UNSET,那么是个有效的值,直接返回。如果是UNSET,则初始化。

initialize(threadLocalMap)方法:

private V initialize(InternalThreadLocalMap threadLocalMap) {

V v = null;

try {

v = initialValue();

} catch (Exception e) {

PlatformDependent.throwException(e);

}

threadLocalMap.setIndexedVariable(index, v); // 3-1

addToVariablesToRemove(threadLocalMap, this); // 3-2

return v;

}

3.1.获取ftl的初始值,然后保存到ftl里的数组,如果数组长度不够则扩充数组长度,然后保存,不展开。

3.2.addToVariablesToRemove(threadLocalMap, this)的实现,是将ftl实例保存在threadLocalMap内部数组第0个元素的Set集合中。

此处不贴代码,用图示如下:

4.registerCleaner(threadLocalMap)的实现,netty-4.1.34版本中的源码:

private void registerCleaner(final InternalThreadLocalMap threadLocalMap) {

Thread current = Thread.currentThread();

if (FastThreadLocalThread.willCleanupFastThreadLocals(current) || threadLocalMap.isCleanerFlagSet(index)) {

return;

}

threadLocalMap.setCleanerFlag(index);

// TODO: We need to find a better way to handle this.

}

由于ObjectCleaner.register这段代码在该版本已经注释掉,而余下逻辑比较简单,因此不再做分析。

2.5 普通线程使用ftl的性能退化

随着get()方法分析完毕,set(value)方法原理也呼之欲出,限于篇幅,不再单独分析。

前文说过,ftl要结合ftlt才能最大地发挥其性能,如果是其他的普通线程,就会退化到jdk的ThreadLocal的情况,因为普通线程没有包含InternalThreadLocalMap这样的数据结构,接下来我们看如何退化。学习资料:Java进阶视频资源

从InternalThreadLocalMap的get()方法看起:

=InternalThreadLocalMap=

public static InternalThreadLocalMap get() {

Thread thread = Thread.currentThread();

if (thread instanceof FastThreadLocalThread) {

return fastGet((FastThreadLocalThread) thread);

} else {

return slowGet();

}

}

private static InternalThreadLocalMap slowGet() {

// 父类的类型为jdk ThreadLocald的静态属性,从该threadLocal获取InternalThreadLocalMap

ThreadLocal slowThreadLocalMap = UnpaddedInternalThreadLocalMap.slowThreadLocalMap;

InternalThreadLocalMap ret = slowThreadLocalMap.get();

if (ret == null) {

ret = new InternalThreadLocalMap();

slowThreadLocalMap.set(ret);

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