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基于 Netty 源碼學(xué)習(xí)那些并發(fā)技巧

開發(fā)
Netty中許多非常巧妙地并發(fā)開發(fā)技巧,所以本文將深入源碼分析介紹Netty中的那些技巧,希望對你有幫助。

減小鎖的粒度

總說周知,使用synchronized 修飾的代碼塊在單位時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)線程操作臨界資源,這使得其他無法操作臨界資源的線程都會(huì)阻塞在synchronized所修飾的臨界資源的所持有的ObjectMonitor的_WaitSet 中:

所以通過減小鎖的粒度,可以保證高并發(fā)場景下等待的線程可以盡可能快的得到臨界資源,從而提升程序整體執(zhí)行的并發(fā)度:

這一點(diǎn)Netty中內(nèi)存池的源碼PoolArena的計(jì)算活躍分配數(shù)量的方法numActiveAllocations的處理就做的非常出色,可以看到它在計(jì)算val時(shí)并沒有鎖住整個(gè)方法,而是在需要進(jìn)行臨界計(jì)算的部分加一個(gè)synchronized 關(guān)鍵字:

@Override
    public  long numActiveAllocations() {
        //運(yùn)算
        long val = allocationsSmall.value() + allocationsHuge.value()
                - deallocationsHuge.value();
        //必要的部分上鎖
        synchronized (this) {
            val += allocationsNormal - (deallocationsSmall + deallocationsNormal);
        }
        return max(val, 0);
    }

減小空間占用

netty通過totalPendingSize計(jì)算待發(fā)送的數(shù)據(jù)大小,單位為long,為了保證并發(fā)計(jì)算的準(zhǔn)確性,netty將其設(shè)置為volatile保證可見性,再通過AtomicLongFieldUpdater將其封裝為原子類:

private static final AtomicLongFieldUpdater<ChannelOutboundBuffer> TOTAL_PENDING_SIZE_UPDATER =
            AtomicLongFieldUpdater.newUpdater(ChannelOutboundBuffer.class, "totalPendingSize");

    @SuppressWarnings("UnusedDeclaration")
    private volatile long totalPendingSize;

那么問題來了?為什么不直接使用AtomicLong類型呢? 總說周知,包裝類內(nèi)部包含markword等對象頭字段,整體大小遠(yuǎn)大于基類型,所以netty為了保證CPU緩存能夠一次性加載totalPendingSize就將其設(shè)置為基類型,并自封裝為原子類進(jìn)行操作,在保證線程安全的同時(shí),又能保證CPU緩存加載和執(zhí)行的效率:

提高鎖的效率

對于需要進(jìn)行計(jì)數(shù)但不經(jīng)常查看結(jié)果的變量,Netty使用LongAdder 而不是AtomicLong:

@SuppressJava6Requirement(reason = "Usage guarded by java version check")
final class LongAdderCounter extends LongAdder implements LongCounter {

    @Override
    public long value() {
        return longValue();
    }
}

這里筆者也簡單介紹一下原因,前者進(jìn)行并發(fā)的時(shí)候會(huì)讓線程計(jì)算隨機(jī)運(yùn)算得到LongAdder內(nèi)部計(jì)數(shù)數(shù)組的某個(gè)位置,LongAdder會(huì)根據(jù)當(dāng)前計(jì)數(shù)線程競爭情況對數(shù)組進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)容,最終在計(jì)算結(jié)果的時(shí)候,需要將數(shù)組中的所有元素結(jié)合起來。 所以這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對于并發(fā)累加操作性能表現(xiàn)比較好,但是對于統(tǒng)計(jì)就表現(xiàn)的差一點(diǎn),這一點(diǎn)對于LongAdderCounter 這種不定時(shí)統(tǒng)計(jì)來說再合適不過:

選用合適的并發(fā)技巧

NioEventLoop采用無鎖串行化的設(shè)計(jì)思路,通過整體并發(fā),局部串行的方式替代多線程消費(fèi)單個(gè)阻塞隊(duì)列的方案,這種方案結(jié)合了netty中多連接少量線程處理的場景,采用mpsc這種多消費(fèi)者單生產(chǎn)者隊(duì)列讓并發(fā)的線程提交移步任務(wù)交給少量的nio線程處理,在整體并行的同時(shí),通過優(yōu)化eventLoop線程邏輯又能讓eventLoop線程能夠高效的串行處理:

private void execute(Runnable task, boolean immediate) {
        boolean inEventLoop = inEventLoop();
        //提交任務(wù)到mpsc隊(duì)列中
        addTask(task);
        //如果當(dāng)前提交任務(wù)的不是eventLoop線程,則從eventLoopGroup中啟動(dòng)一個(gè)線程
        //......

        if (!addTaskWakesUp && immediate) {
            wakeup(inEventLoop);
        }
    }

然后NIO線程每次循環(huán)時(shí)調(diào)用runAllTasks有序執(zhí)行:

protected boolean runAllTasks(long timeoutNanos) {
        //......
        for (;;) {
        //執(zhí)行任務(wù)
            safeExecute(task);

            runTasks ++;

            // Check timeout every 64 tasks because nanoTime() is relatively expensive.
            // XXX: Hard-coded value - will make it configurable if it is really a problem.
            if ((runTasks & 0x3F) == 0) {
                lastExecutionTime = ScheduledFutureTask.nanoTime();
                if (lastExecutionTime >= deadline) {
                    break;
                }
            }
   //從mpsc中有序獲取
            task = pollTask();
            if (task == null) {
                lastExecutionTime = ScheduledFutureTask.nanoTime();
                break;
            }
        }

        afterRunningAllTasks();
        this.lastExecutionTime = lastExecutionTime;
        return true;
    }

小結(jié)

本文基于源碼的角度分析了netty中的并發(fā)技巧,希望對你有幫助。

責(zé)任編輯:趙寧寧 來源: 寫代碼的SharkChili
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