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【源起Netty 外傳】FastThreadLocal怎么Fast？

gxyz / 411人閱讀

摘要：實現原理淺談幫助理解的示意圖中有一屬性，類型是的靜態內部類。剛剛說過，是一個中的靜態內部類，則是的內部節點。這個會在線程中，作為其屬性初始是一個數組的索引，達成與類似的效果。的方法被調用時，會根據記錄的槽位信息進行大掃除。

概述

FastThreadLocal的類名本身就充滿了對ThreadLocal的挑釁，“快男”FastThreadLocal是怎么快的？源碼中類注釋坦白如下：

/**
 * ...
 * Internally, a {@link FastThreadLocal} uses a constant index in an array, instead of using hash code and hash table,
 * to look for a variable.  Although seemingly very subtle, it yields slight performance advantage over using a hash
 * table, and it is useful when accessed frequently.
 * ...
 */

大概意思就是：用索引代替了ThreadLocal中的threadLocalHashCode，當請求頻繁時，這個小改動就會顯現其效果。
提到FastThreadLocal，就不得不提它的好基友FastThreadLocalThread，簡單來說，FastThreadLocal就是為FastThreadLocalThread量身打造的！

FastThreadLocalThread又是哪個單位的？且聽我慢慢道來……

FastThreadLocalThread

一般來說，Netty的client端，是這么創建的：

EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();

沿著調用鏈，層層深入NioEventLoopGroup的構造函數，在MultithreadEventExecutorGroup的構造塊，會看到這樣的邏輯：

if (executor == null) {
    executor = new ThreadPerTaskExecutor(newDefaultThreadFactory());
}

newDefaultThreadFactory()方法，功能如其名，創建了DefaultThreadFactory工廠：

protected ThreadFactory newDefaultThreadFactory() {
    return new DefaultThreadFactory(getClass());
}

而DefaultThreadFactory工廠的產品，就是FastThreadLocalThread。

ok，FastThreadLocalThread物種起源的事兒暫且放下，我們來簡單過一下原版ThreadLocal的工作機制。

ThreadLocal

ThreadLocal大家應該并不陌生，兩個最核心API

//賦值方法
public void set(T value);

//取值方法
public T get();

用以并發環境下，線程生命周期內的存取數據操作，隔離其它線程干擾。

實現原理淺談

幫助理解的示意圖：

Thread中有一屬性threadLocals，ThreadLocal.ThreadLocalMap類型（ThreadLocalMap是ThreadLocal的靜態內部類）。ThreadLocal的set(T value)方法被調用時，會將參數value存放于當前線程的threadLocals中，想要獲取時，再從threadLocals中獲取。

剛剛說過，threadLocals是一個ThreadLocalMap（ThreadLocal中的靜態內部類），Entry則是ThreadLocalMap的內部節點。而ThreadLocalMap作為一個Map，人設是這樣的ThreadLocalMap>,T>，即key=ThreadLocal，value=T。

存入 set(T value)

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);    //根據當前線程獲取ThreadLocalMap
    if (map != null)
        map.set(this, value);    //map的key直接使用的當前ThreadLocal對象
    else
        createMap(t, value);
}

線程向ThreadLocal存入時，第一次調用將在線程中分配一塊空間，初始大小為Entry[16]數組。然后，以作為key的ThreadLocal計算出hashCode，稍加計算得出Entry[16]數組的索引i。最后，為槽位Entry[i]賦值上value。

獲取 T get()

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);    //找到與當前線程綁定的ThreadLocalMap
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

獲取時，先找到與當前線程綁定的ThreadLocalMap，然后你懂得……

聽上去一副滿滿的HashMap的套路，其實內在有很大差別，比如ThreadLocal的Entry實現了WeakReference（弱引用）。

一個小問題

ThreadLocal為什么用Entry數組作為內置實現？而且初始就16位，還有擴容等實現。對某一線程而言，ThreadLocal不是只能存儲一個值嗎？這么想的話，用單個Object就能存儲了……

這個萬惡的問題，當時困擾了我很長時間，其實想通后很簡單：
Entry數組為了實現ThreadLocalMap，而ThreadLocalMap君的key是ThreadLocal，多個ThreadLocal都可以存儲在ThreadLocalMap中。沒錯，A線程只用一個ThreadLocal的話，確實用一個Object作為內置實現就搞定了，但是A線程使用多個ThreadLocal時，無法滿足！

FastThreadLocal

ThreadLocal就分析到這里，讓我們回歸FastThreadLocal。

結構及關鍵方法示意圖：

前文提到過，FastThreadLocal的關鍵是index，index可以理解成一個FastThreadLocal對象的唯一ID。這個index會在FastThreadLocalThread線程中，作為其indexedVariables屬性（初始是一個Object[32]數組）的索引，達成與ThreadLocal類似的效果。

值得一提的是Object[] indexedVariables的第0位（Object[0]），用于存放未來會被釋放的數據，其實存儲的就是之前FastThreadLocal的set方法操作過的槽位信息。FastThreadLocal的remove方法被調用時，會根據記錄的槽位信息進行大掃除。

FastThreadLocal相關內容就聊到這里，更多細節請翻看源碼！

感謝

ThreadLocal源碼解讀

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