简介
JDK中的ThreadLocal可以通过get方法来获得跟当前线程绑定的值。而这些值是存储在ThreadLocal.ThreadLocalMap中的。而在ThreadLocalMap中底层的数据存储是一个Entry数组中的。
那么从ThreadLocalMap中获取数据的速度如何呢?速度有没有可以优化的空间呢?
一起来看看。
从ThreadLocalMap中获取数据
ThreadLocalMap作为一个Map,它的底层数据存储是一个Entry类型的数组:
private Entry[] table;
我们再来回顾一下ThreadLocal是怎么获取数据的:
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) { int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1); Entry e = table[i]; if (e != null && e.get() == key) return e; else return getEntryAfterMiss(key, i, e); }
首先根据ThreadLocal对象中的threadLocalHashCode跟table的长度进行取模运算,得到要获取的Entry在table中的位置,然后判断位置Entry的key是否和要获取的ThreadLocal对象一致。
如果一致,说明获取到了ThreadLocal绑定的对象,直接返回即可。
如果不一致,则需要再次进行查找。
我们看下再次查找的逻辑:
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) { Entry[] tab = table; int len = tab.length; while (e != null) { ThreadLocal<?> k = e.get(); if (k == key) return e; if (k == null) expungeStaleEntry(i); else i = nextIndex(i, len); e = tab[i]; } return null; }
getEntryAfterMiss的逻辑是,先判断Entry中的对象是否要获取的对象,如果是则直接返回。
如果Entry中的对象为空,则触发清除过期Entry的方法。否则的话计算出下一个要判断的地址,再次进行判断,直到最终找到要找到的对象为止。
可以看到,如果第一次没有找到要找到的对象的话,后面则可能会遍历多次,从而造成执行效率变低。
那么有没有可以提升这个寻找速度的方法呢?答案是肯定的。
FastThreadLocal
之前我们提到了,Netty中的本地对象池技术,netty为其创建了一个专门的类叫做Recycler。虽然Recycler中也使用到了ThreadLocal,但是Recycler使用的threadLocal并不是JDK自带的ThreadLocal,而是FastThreadLocal。和它关联的ThreadLocalMap叫做InternalThreadLocalMap,和它关联的Thread叫做FastThreadLocalThread。netty中的类和JDK中的类的对应关系如下:
netty中的对象 | JDK中的对象 |
FastThreadLocalThread | Thread |
InternalThreadLocalMap | ThreadLocal.ThreadLocalMap |
FastThreadLocal | ThreadLocal |
我们先来看FastThreadLocalThread。不管它到底快不快,既然是Thread,那么自然就要继承自JDK的Thread:
public class FastThreadLocalThread extends Thread
和Thread一样,FastThreadLocalThread中也有一个ThreadLocalMap,叫做InternalThreadLocalMap,它是FastThreadLocalThread的private属性:
private InternalThreadLocalMap threadLocalMap;
InternalThreadLocalMap中也有一个ThreadLocal对象,叫做slowThreadLocalMap,是在fastThreadLocalMap不生效的时候使用的。
接下来我们来看下这个ThreadLocalMap为什么快:
public static InternalThreadLocalMap get() { Thread thread = Thread.currentThread(); if (thread instanceof FastThreadLocalThread) { return fastGet((FastThreadLocalThread) thread); } else { return slowGet(); } }
从get方法可以看到,如果当前thread是FastThreadLocalThread的话,则会去调用fastGet方法,否则调用slowGet方法。
slowGet方法就是使用传统的ThreadLocal来get:
private static InternalThreadLocalMap slowGet() { InternalThreadLocalMap ret = slowThreadLocalMap.get(); if (ret == null) { ret = new InternalThreadLocalMap(); slowThreadLocalMap.set(ret); } return ret; }
我们重点关注下fastGet方法:
private static InternalThreadLocalMap fastGet(FastThreadLocalThread thread) { InternalThreadLocalMap threadLocalMap = thread.threadLocalMap(); if (threadLocalMap == null) { thread.setThreadLocalMap(threadLocalMap = new InternalThreadLocalMap()); } return threadLocalMap; }
这里fast的效果就出现了,fastGet直接返回了thread中的InternalThreadLocalMap对象,不需要进行任何查找的过程。
再看下FastThreadLocal如何使用get方法来获取具体的值:
public final V get() { InternalThreadLocalMap threadLocalMap = InternalThreadLocalMap.get(); Object v = threadLocalMap.indexedVariable(index); if (v != InternalThreadLocalMap.UNSET) { return (V) v; } return initialize(threadLocalMap); }
可以看到FastThreadLocal中的get首先调用了InternalThreadLocalMap的get方法,直接返回了FastThreadLocalThread中的InternalThreadLocalMap对象,这个速度是非常快的。
然后直接使用FastThreadLocal中的index,来获取threadLocalMap中具体存储数据的数组中的元素:
public Object indexedVariable(int index) { Object[] lookup = indexedVariables; return index < lookup.length? lookup[index] : UNSET; }
因为是直接index访问的,所以也非常快。这就是fast的由来。
那么有同学会问题了,FastThreadLocal中的index是怎么来的呢?
private final int index; public FastThreadLocal() { index = InternalThreadLocalMap.nextVariableIndex(); }
而InternalThreadLocalMap中的nextVariableIndex方法是一个静态方法:
public static int nextVariableIndex() { int index = nextIndex.getAndIncrement(); if (index < 0) { nextIndex.decrementAndGet(); throw new IllegalStateException("too many thread-local indexed variables"); } return index; }
也就是说,只要new一个FastThreadLocal,该对象中,就会生成一个唯一的index。然后FastThreadLocal使用该index去InternalThreadLocalMap中存取对象。这样就不存在ThreadLocal那种需要多次遍历查找的情况。
总结
FastThreadLocal是和FastThreadLocalThread配套使用才会真正的fast,否则的话就会fallback到ThreadLocal去执行,大家一定要注意这一点。
更多内容请参考 http://www.flydean.com/48-netty-fastthreadlocal/
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