Pin的状态指的是VirtualThread在freeze时无法让出Carrier Thread(协程执行时挂载的物理线程)。主要有两种情况下会导致Pin:
VirtualThread的调用栈包含JNI frame。因为JNI调用的实现是C++代码,可以做的事情非常多,例如它可以保存当前Carrier Thread的Thread ID,如果这时切换出去,那么下一次执行时,如果另一个Carrier Thread来执行这个协程,将会产生逻辑错误(Carrier Thread的ID不一致);
VirtualThread持有synchronized锁。这是java早期锁的实现带来的限制,因为java的synchronized锁的owner是当前的Carrier Thread,如果一个协程持有一把锁,但是锁的owner被认为是当前的Carrier Thread,那么如果接下来这个Carrier Thread又去执行另一个协程,可能另一个协程也被认为拥有了锁,这可能导致同步的语义发生混乱,产生各种错误。
偶尔出现的Pin并不是一个很严重的问题,只要调度器中始终有物理线程负责执行协程就可以。如果调度器中所有的物理线程都被Pin住,可能会对吞吐量产生较大影响。Loom针对默认的调度器ForkJoinPool做了优化,如果发现所有的物理线程都被Pin住,就会额外创建一些物理线程,保证协程的执行不受太大影响。用户如果想要彻底消除Pin,可以按照如图3.4的方式,通过-Djdk.tracePinnedThreads选项定位产生Pin的调用栈。
3. 协程性能优化:Pin的解决。3.3小节介绍过Pin,Pin虽然不会导致整个系统死锁,但是频繁的Pin仍然会显著降低业务的吞吐量。对于Pin的解决,主要是两个方面,即产生Pin的两个原因:synchronized锁和native frame。第一步,在调试阶段开启-Djdk.tracePinnedThreads,这样可以找到所有引起Pin的调用栈。如果Pin是由于业务代码使用synchronized锁引起的,那么只需要将synchronized锁替换成ReentrantLock即可;如果Pin是由于包含native frame或者第三方代码包含synchronized锁引起的,那么只能通过将任务提交到一个独立线程池的方法来解决,这样可以保证协程的执行不受影响。
Detecting pinning
The current prototype has rudimentary support for reporting when a thread is pinned, say when a virtual thread parks while owning a monitor or with a native frame on the stack. This reporting is enabled by running with the system property jdk.tracePinnedThreads specified to the java launcher.
Running with -Djdk.tracePinnedThreads (or -Djdk.tracePinnedThreads=full) will print a complete stack trace of a virtual thread when parking pins its carrier thread. The reason, be it native frames, synchronized frames, or frames with synchronized blocks will be highlighted in the output.
Running with -Djdk.tracePinnedThreads=short will print a “short” stack trace that includes just the frames with problematic code.
The reporting is filtered to avoid the printing the same stack trace repeatedly.
-Djdk.tracePinnedThreads=full