Netty原始碼閱讀入門實戰(十)-效能優化
1 效能優化工具類
FastThreadLocal
傳統的ThreadLocal
ThreadLocal最常用的兩個介面是set和get
最常見的應用場景為線上程上下文之間傳遞資訊，使得使用者不受複雜程式碼邏輯的影響
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
t.threadLocals;
我們使用set的時候實際上是獲取Thread物件的threadLocals屬性，把當前ThreadLocal當做引數然後呼叫其set(ThreadLocal，Object)方法來設值
threadLocals是ThreadLocal.ThreadLocalMap型別的
Thread、ThreadLoca以及ThreadLocal.ThreadLocalMap的關係
每個執行緒物件關聯著一個ThreadLocalMap例項,主要是維護著一個Entry陣列
Entry是擴充套件了WeakReference，提供了一個儲存value的地方
一個執行緒物件可以對應多個ThreadLocal例項，一個ThreadLocal也可以對應多個Thread物件，當一個Thread物件和每一個ThreadLocal發生關係的時候會生成一個Entry，並將需要儲存的值儲存在Entry的value內
- 一個ThreadLocal對於一個Thread物件來說只能儲存一個值，為Object型
- 多個ThreadLocal對於一個Thread物件，這些ThreadLocal和執行緒相關的值儲存在Thread物件關聯的ThreadLocalMap中
- 使用擴充套件WeakReference的Entry作為資料節點在一定程度上防止了記憶體洩露
- 多個Thread執行緒物件和一個ThreadLocal發生關係的時候其實真實資料的儲存是跟著執行緒物件走的，因此這種情況不討論
我們在看看ThreadLocalMap#set：
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
for (Entry e = tab[i];
e != null;
e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
ThreadLocal k = e.get();
if (k == key) {
e.value = value;
return;
}
if (k == null) {
replaceStaleEntry(key, value, i);
return;
}
}
tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
每個ThreadLocal例項都有一個唯一的 threadLocalHashCode 初始值
上面首先根據threadLocalHashCode值計算出i，有下面兩種情況會進入for迴圈：
threadLocalHashCode &（len-1）
進入for迴圈會遍歷tab陣列，如果遇到以當前threadLocal為key的槽，即上面第（2）種情況，有則直接將值替換；如果找到了一個已經被回收的ThreadLocal對應的槽，也就是當key==null的時候表示之前的threadlocal已經被回收了，但是value值還存在，這也是ThreadLocal記憶體洩露的地方。碰到這種情況，則會引發替換這個位置的動作，如果上面兩種情況都沒發生，即上面的第（1）種情況，則新建立一個Entry物件放入槽中。
看看ThreadLocalMap的讀取實現：
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);
}
當命中的時候，也就是根據當前ThreadLocal計算出來的i恰好是當前ThreadLocal設定的值的時候，可以直接根據hashcode來計算出位置，當沒有命中的時候，這裡沒有命中分為三種情況：
-
當前ThreadLocal之前沒有設值過，並且當前槽位沒有值。
-
當前槽位有值，但是對於的不是當前threadlocal，且那個ThreadLocal沒有被回收。
-
當前槽位有值，但是對於的不是當前threadlocal，且那個ThreadLocal被回收了。
上面三種情況都會呼叫getEntryAfterMiss方法。呼叫getEntryAfterMiss方法會引發陣列的遍歷。
總結一下ThreadLocal的效能，一個執行緒對應多個ThreadLocal例項的場景中，在沒有命中的情況下基本上一次hash就可以找到位置，如果發生沒有命中的情況，則會引發效能會急劇下降，當在讀寫操作頻繁的場景，這點將成為效能詬病。
Netty FastThreadLocal
Netty重新設計了更快的FastThreadLocal，主要實現涉及FastThreadLocalThread、FastThreadLocal和InternalThreadLocalMap類，FastThreadLocalThread是Thread類的簡單擴充套件，主要是為了擴充套件threadLocalMap屬性。
public class FastThreadLocalThread extends Thread {
private InternalThreadLocalMap threadLocalMap;
FastThreadLocal提供的介面和傳統的ThreadLocal一致，主要是set和get方法，用法也一致，不同地方在於FastThreadLocal的值是儲存在InternalThreadLocalMap這個結構裡面的，傳統的ThreadLocal效能槽點主要是在讀寫的時候hash計算和當hash沒有命中的時候發生的遍歷，我們來看看FastThreadLocal的核心實現。先看看FastThreadLocal的構造方法：
public FastThreadLocal() {
index = InternalThreadLocalMap.nextVariableIndex();
}
實際上在構造FastThreadLocal例項的時候就決定了這個例項的索引，而索引的生成相關程式碼我們再看看：
public static int nextVariableIndex() {
int index = nextIndex.getAndIncrement();
static final AtomicInteger nextIndex = new AtomicInteger();
nextIndex是InternalThreadLocalMap父類的一個全域性靜態的AtomicInteger型別的物件，這意味著所有的FastThreadLocal例項將共同依賴這個指標來生成唯一的索引，而且是執行緒安全的。上面講過了InternalThreadLocalMap例項和Thread物件一一對應，而InternalThreadLocalMap維護著一個數組：
Object[] indexedVariables;
這個陣列用來儲存跟同一個執行緒關聯的多個FastThreadLocal的值，由於FastThreadLocal對應indexedVariables的索引是確定的，因此在讀寫的時候將會發生隨機存取，非常快。
另外這裡有一個問題，nextIndex是靜態唯一的，而indexedVariables陣列是例項物件的，因此我認為隨著FastThreadLocal數量的遞增，這會造成空間的浪費。