FastThreadLocal 是什么鬼？吊打 ThreadLocal 的存在?。?/h1>
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ThreadLocal 大家都知道是線程本地變量，今天棧長再介紹一個神器：FastThreadLocal，從字面上看就是：Fast + ThreadLocal，一個快的 ThreadLocal？這到底是什么鬼呢？
一、FastThreadLocal 簡介
FastThreadLocal 并不是 JDK 自帶的，而是在 Netty 中造的一個輪子，Netty 為什么要重復(fù)造輪子呢？
來看下它源碼中的注釋定義：
/**
?*?A?special?variant?of?{@link?ThreadLocal}?that?yields?higher?access?performance?when?accessed?from?a
?*?{@link?FastThreadLocalThread}.
?*?
?*?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.
?*?
?*?To?take?advantage?of?this?thread-local?variable,?your?thread?must?be?a?{@link?FastThreadLocalThread}?or?its?subtype.
?*?By?default,?all?threads?created?by?{@link?DefaultThreadFactory}?are?{@link?FastThreadLocalThread}?due?to?this?reason.
?*?
?*?Note?that?the?fast?path?is?only?possible?on?threads?that?extend?{@link?FastThreadLocalThread},?because?it?requires
?*?a?special?field?to?store?the?necessary?state.??An?access?by?any?other?kind?of?thread?falls?back?to?a?regular
?*?{@link?ThreadLocal}.
?*?
?*
?*?@param??the?type?of?the?thread-local?variable
?*?@see?ThreadLocal
?*/
public?class?FastThreadLocal<V>?{
?...
}
FastThreadLocal 是一個特殊的 ThreadLocal 變體，當(dāng)從線程類 FastThreadLocalThread 中訪問 FastThreadLocalm時可以獲得更高的訪問性能。如果你還不知道什么是 ThreadLocal，可以關(guān)注公眾號Java技術(shù)棧閱讀我之前分享的文章。
二、FastThreadLocal 為什么快?
在 FastThreadLocal 內(nèi)部，使用了索引常量代替了 Hash Code 和哈希表，源代碼如下：
private?final?int?index;
public?FastThreadLocal()?{
????index?=?InternalThreadLocalMap.nextVariableIndex();
}
public?static?int?nextVariableIndex()?{
????int?index?=?nextIndex.getAndIncrement();
????if?(index?????????nextIndex.decrementAndGet();
????????throw?new?IllegalStateException("too?many?thread-local?indexed?variables");
????}
????return?index;
}
FastThreadLocal 內(nèi)部維護(hù)了一個索引常量 index，該常量在每次創(chuàng)建 FastThreadLocal 中都會自動+1，從而保證了下標(biāo)的不重復(fù)性。
這要做雖然會產(chǎn)生大量的 index，但避免了在 ThreadLocal ?中計(jì)算索引下標(biāo)位置以及處理 hash 沖突帶來的損耗，所以在操作數(shù)組時使用固定下標(biāo)要比使用計(jì)算哈希下標(biāo)有一定的性能優(yōu)勢，特別是在頻繁使用時會非常顯著，用空間換時間，這就是高性能 Netty 的巧妙之處。
要利用 FastThreadLocal 帶來的性能優(yōu)勢，就必須結(jié)合使用 FastThreadLocalThread 線程類或其子類，因?yàn)?FastThreadLocalThread 線程類會存儲必要的狀態(tài)，如果使用了非 FastThreadLocalThread 線程類則會回到常規(guī) ThreadLocal。
Netty 提供了繼承類和實(shí)現(xiàn)接口的線程類：
FastThreadLocalRunnable FastThreadLocalThread
Netty 也提供了 DefaultThreadFactory 工廠類，所有由 DefaultThreadFactory 工廠類創(chuàng)建的線程默認(rèn)就是 FastThreadLocalThread 類型，來看下它的創(chuàng)建過程：
先創(chuàng)建 FastThreadLocalRunnable，再創(chuàng)建 FastThreadLocalThread，基友搭配，干活不累，一定要配合使用才“快”。
三、FastThreadLocal 實(shí)戰(zhàn)
要使用 FastThreadLocal 就需要導(dǎo)入 Netty 的依賴了：
????io.netty
????netty-all
????4.1.52.Final
寫一個測試小示例：
import?io.netty.util.concurrent.DefaultThreadFactory;
import?io.netty.util.concurrent.FastThreadLocal;
public?class?FastThreadLocalTest?{
????public?static?final?int?MAX?=?100000;
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????new?Thread(()?->?threadLocal()).start();
????????new?Thread(()?->?fastThreadLocal()).start();
????}
????private?static?void?fastThreadLocal()?{
????????long?start?=?System.currentTimeMillis();
????????DefaultThreadFactory?defaultThreadFactory?=?new?DefaultThreadFactory(FastThreadLocalTest.class);
????????FastThreadLocal[]?fastThreadLocal?=?new?FastThreadLocal[MAX];
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????fastThreadLocal[i]?=?new?FastThreadLocal<>();
????????}
????????Thread?thread?=?defaultThreadFactory.newThread(()?->?{
????????????for?(int?i?=?0;?i?????????????????fastThreadLocal[i].set("java:?"?+?i);
????????????}
????????????System.out.println("fastThreadLocal?set:?"?+?(System.currentTimeMillis()?-?start));
????????????for?(int?i?=?0;?i?????????????????for?(int?j?=?0;?j?????????????????????fastThreadLocal[i].get();
????????????????}
????????????}
????????});
????????thread.start();
????????try?{
????????????thread.join();
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}
????????System.out.println("fastThreadLocal?total:?"?+?(System.currentTimeMillis()?-?start));
????}
????private?static?void?threadLocal()?{
????????long?start?=?System.currentTimeMillis();
????????ThreadLocal[]?threadLocals?=?new?ThreadLocal[MAX];
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????threadLocals[i]?=?new?ThreadLocal<>();
????????}
????????Thread?thread?=?new?Thread(()?->?{
????????????for?(int?i?=?0;?i?????????????????threadLocals[i].set("java:?"?+?i);
????????????}
????????????System.out.println("threadLocal?set:?"?+?(System.currentTimeMillis()?-?start));
????????????for?(int?i?=?0;?i?????????????????for?(int?j?=?0;?j?????????????????????threadLocals[i].get();
????????????????}
????????????}
????????});
????????thread.start();
????????try?{
????????????thread.join();
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}
????????System.out.println("threadLocal?total:?"?+?(System.currentTimeMillis()?-?start));
????}
}
結(jié)果輸出：
可以看出，在大量讀寫面前，寫操作的效率差不多，但讀操作 FastThreadLocal 比 ThreadLocal 快的不是一個數(shù)量級，簡直是秒殺 ThreadLocal 的存在。
當(dāng)我把 MAX 值調(diào)整到 1000 時，結(jié)果輸出：
讀寫操作不多時，ThreadLocal 明顯更勝一籌！
上面的示例是單線程測試多個 *ThreadLocal，即數(shù)組形式，另外，我也測試了多線程單個 *ThreadLocal，這時候 FastThreadLocal 效率就明顯要落后于 ThreadLocal。。
最后需要說明的是，在使用完 FastThreadLocal 之后不用 remove 了，因?yàn)樵?FastThreadLocalRunnable 中已經(jīng)加了移除邏輯，在線程運(yùn)行完時會移除全部綁定在當(dāng)前線程上的所有變量。
所以，使用 FastThreadLocal 導(dǎo)致內(nèi)存溢出的概率會不會要低于 ThreadLocal？
不一定，因?yàn)?FastThreadLocal 會產(chǎn)生大量的 index 常量，所謂的空間換時間，所以感覺 FastThreadLocal 內(nèi)存溢出的概率更大，但好在每次使用完都會自動 remove。
四、總結(jié)
Netty 中的 FastThreadLocal 在大量頻繁讀寫操作時效率要高于 ThreadLocal，但要注意結(jié)合 Netty 自帶的線程類使用，這可能就是 Netty 為什么高性能的奧妙之一吧！
如果沒有大量頻繁讀寫操作的場景，JDK 自帶的 ThreadLocal 足矣，并且性能還要優(yōu)于 FastThreadLocal。
好了，今天的分享就到這里了，覺得有用，轉(zhuǎn)發(fā)分享一下哦。
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版權(quán)申明：本文系公眾號 "Java技術(shù)棧" 原創(chuàng)，原創(chuàng)實(shí)屬不易，轉(zhuǎn)載、引用本文內(nèi)容請注明出處，禁止抄襲、洗稿，請自重，尊重他人勞動成果和知識產(chǎn)權(quán)。
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ThreadLocal 大家都知道是線程本地變量，今天棧長再介紹一個神器：FastThreadLocal，從字面上看就是：Fast + ThreadLocal，一個快的 ThreadLocal？這到底是什么鬼呢？
一、FastThreadLocal 簡介
FastThreadLocal 并不是 JDK 自帶的，而是在 Netty 中造的一個輪子，Netty 為什么要重復(fù)造輪子呢？
來看下它源碼中的注釋定義：
/**
?*?A?special?variant?of?{@link?ThreadLocal}?that?yields?higher?access?performance?when?accessed?from?a
?*?{@link?FastThreadLocalThread}.
?*?
?*?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.
?*?
?*?To?take?advantage?of?this?thread-local?variable,?your?thread?must?be?a?{@link?FastThreadLocalThread}?or?its?subtype.
?*?By?default,?all?threads?created?by?{@link?DefaultThreadFactory}?are?{@link?FastThreadLocalThread}?due?to?this?reason.
?*?
?*?Note?that?the?fast?path?is?only?possible?on?threads?that?extend?{@link?FastThreadLocalThread},?because?it?requires
?*?a?special?field?to?store?the?necessary?state.??An?access?by?any?other?kind?of?thread?falls?back?to?a?regular
?*?{@link?ThreadLocal}.
?*?
?*
?*?@param??the?type?of?the?thread-local?variable
?*?@see?ThreadLocal
?*/
public?class?FastThreadLocal<V>?{
?...
}
FastThreadLocal 是一個特殊的 ThreadLocal 變體，當(dāng)從線程類 FastThreadLocalThread 中訪問 FastThreadLocalm時可以獲得更高的訪問性能。如果你還不知道什么是 ThreadLocal，可以關(guān)注公眾號Java技術(shù)棧閱讀我之前分享的文章。
二、FastThreadLocal 為什么快?
在 FastThreadLocal 內(nèi)部，使用了索引常量代替了 Hash Code 和哈希表，源代碼如下：
private?final?int?index;
public?FastThreadLocal()?{
????index?=?InternalThreadLocalMap.nextVariableIndex();
}
public?static?int?nextVariableIndex()?{
????int?index?=?nextIndex.getAndIncrement();
????if?(index?????????nextIndex.decrementAndGet();
????????throw?new?IllegalStateException("too?many?thread-local?indexed?variables");
????}
????return?index;
}
FastThreadLocal 內(nèi)部維護(hù)了一個索引常量 index，該常量在每次創(chuàng)建 FastThreadLocal 中都會自動+1，從而保證了下標(biāo)的不重復(fù)性。
這要做雖然會產(chǎn)生大量的 index，但避免了在 ThreadLocal ?中計(jì)算索引下標(biāo)位置以及處理 hash 沖突帶來的損耗，所以在操作數(shù)組時使用固定下標(biāo)要比使用計(jì)算哈希下標(biāo)有一定的性能優(yōu)勢，特別是在頻繁使用時會非常顯著，用空間換時間，這就是高性能 Netty 的巧妙之處。
要利用 FastThreadLocal 帶來的性能優(yōu)勢，就必須結(jié)合使用 FastThreadLocalThread 線程類或其子類，因?yàn)?FastThreadLocalThread 線程類會存儲必要的狀態(tài)，如果使用了非 FastThreadLocalThread 線程類則會回到常規(guī) ThreadLocal。
Netty 提供了繼承類和實(shí)現(xiàn)接口的線程類：
FastThreadLocalRunnable FastThreadLocalThread
Netty 也提供了 DefaultThreadFactory 工廠類，所有由 DefaultThreadFactory 工廠類創(chuàng)建的線程默認(rèn)就是 FastThreadLocalThread 類型，來看下它的創(chuàng)建過程：
先創(chuàng)建 FastThreadLocalRunnable，再創(chuàng)建 FastThreadLocalThread，基友搭配，干活不累，一定要配合使用才“快”。
三、FastThreadLocal 實(shí)戰(zhàn)
要使用 FastThreadLocal 就需要導(dǎo)入 Netty 的依賴了：
????io.netty
????netty-all
????4.1.52.Final
寫一個測試小示例：
import?io.netty.util.concurrent.DefaultThreadFactory;
import?io.netty.util.concurrent.FastThreadLocal;
public?class?FastThreadLocalTest?{
????public?static?final?int?MAX?=?100000;
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????new?Thread(()?->?threadLocal()).start();
????????new?Thread(()?->?fastThreadLocal()).start();
????}
????private?static?void?fastThreadLocal()?{
????????long?start?=?System.currentTimeMillis();
????????DefaultThreadFactory?defaultThreadFactory?=?new?DefaultThreadFactory(FastThreadLocalTest.class);
????????FastThreadLocal[]?fastThreadLocal?=?new?FastThreadLocal[MAX];
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????fastThreadLocal[i]?=?new?FastThreadLocal<>();
????????}
????????Thread?thread?=?defaultThreadFactory.newThread(()?->?{
????????????for?(int?i?=?0;?i?????????????????fastThreadLocal[i].set("java:?"?+?i);
????????????}
????????????System.out.println("fastThreadLocal?set:?"?+?(System.currentTimeMillis()?-?start));
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????????????????}
????????????}
????????});
????????thread.start();
????????try?{
????????????thread.join();
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}
????????System.out.println("fastThreadLocal?total:?"?+?(System.currentTimeMillis()?-?start));
????}
????private?static?void?threadLocal()?{
????????long?start?=?System.currentTimeMillis();
????????ThreadLocal[]?threadLocals?=?new?ThreadLocal[MAX];
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????threadLocals[i]?=?new?ThreadLocal<>();
????????}
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????????????for?(int?i?=?0;?i?????????????????threadLocals[i].set("java:?"?+?i);
????????????}
????????????System.out.println("threadLocal?set:?"?+?(System.currentTimeMillis()?-?start));
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????????????????}
????????????}
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????????thread.start();
????????try?{
????????????thread.join();
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}
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????}
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結(jié)果輸出：
可以看出，在大量讀寫面前，寫操作的效率差不多，但讀操作 FastThreadLocal 比 ThreadLocal 快的不是一個數(shù)量級，簡直是秒殺 ThreadLocal 的存在。
當(dāng)我把 MAX 值調(diào)整到 1000 時，結(jié)果輸出：
讀寫操作不多時，ThreadLocal 明顯更勝一籌！
上面的示例是單線程測試多個 *ThreadLocal，即數(shù)組形式，另外，我也測試了多線程單個 *ThreadLocal，這時候 FastThreadLocal 效率就明顯要落后于 ThreadLocal。。
最后需要說明的是，在使用完 FastThreadLocal 之后不用 remove 了，因?yàn)樵?FastThreadLocalRunnable 中已經(jīng)加了移除邏輯，在線程運(yùn)行完時會移除全部綁定在當(dāng)前線程上的所有變量。
所以，使用 FastThreadLocal 導(dǎo)致內(nèi)存溢出的概率會不會要低于 ThreadLocal？
不一定，因?yàn)?FastThreadLocal 會產(chǎn)生大量的 index 常量，所謂的空間換時間，所以感覺 FastThreadLocal 內(nèi)存溢出的概率更大，但好在每次使用完都會自動 remove。
四、總結(jié)
Netty 中的 FastThreadLocal 在大量頻繁讀寫操作時效率要高于 ThreadLocal，但要注意結(jié)合 Netty 自帶的線程類使用，這可能就是 Netty 為什么高性能的奧妙之一吧！
如果沒有大量頻繁讀寫操作的場景，JDK 自帶的 ThreadLocal 足矣，并且性能還要優(yōu)于 FastThreadLocal。
好了，今天的分享就到這里了，覺得有用，轉(zhuǎn)發(fā)分享一下哦。
最后，Java 系列教程還會繼續(xù)更新，關(guān)注Java技術(shù)棧公眾號第一時間推送，還可以在公眾號菜單中獲取歷史 Java 教程，都是干貨。
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