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Java執行緒使用技巧學習(二)

Java執行緒使用技巧學習(二)

 進階篇   3.執行緒本地儲存   這個和前面提到的兩個略有不同。ThreadLocal是在Thread類之外實現的一個功能(java.lang.ThreadLocal),但它會為每個執行緒分別儲存一份唯一的資料。正如它的名字所說的,它為執行緒提供了本地儲存,也就是說你所創建出來變數對每個執行緒例項來說都是唯一的。和執行緒名,執行緒優先順序類似,你可以自定義出一些屬性,就好像它們是儲存在Thread執行緒內部一樣,是不是覺得酷?不過先別高興得太早了,有幾句醜話得先說在前頭。   建立ThreadLocal有兩種推薦方式:要麼是靜態變數,要麼是單例例項中的屬性,這樣可以是非靜態的。注意,它的作用域是全域性的,只不過對訪問它的執行緒而言好像是本地的而已。在下面這個例子中,ThreadLocal裡面儲存了一個數據結構,這樣我們可以很容易地訪問到它:


public static class CriticalData
{
 public int transactionId;
 public int username;
}
 
public static final ThreadLocal<CriticalData> globalData =
 new ThreadLocal<CriticalData>();  

一旦獲取到了ThreadLocal物件,就可以通過 globalData.set()和globalData.get()方法來對它進行操作了。 全域性變數?這不是什麼好事   也盡然。ThreadLocal可以用來儲存事務ID。如果程式碼中出現未捕獲異常的時候它就相當有用了。最佳實踐是設定一個UncaughtExceptionHandler,這個是Thread類本身就支援的,但是你得自己去實現一下這個介面。一旦執行到了UncaughtExceptionHandler裡,就幾乎沒有任何線索能夠知道到底發生了什麼事情了。這會兒你能獲取到的就只有Thread物件,之前導致異常發生的所有變數都無法再訪問了,因為那些棧幀都已經被彈出了。一旦到了UncaughtExceptionHandler裡,這個執行緒就只剩下最後一口氣了,唯一能抓住的最後一根稻草就是ThreadLocal。   我們來試下這麼做: 1System.err.println("Transaction ID "

+ globalData.get().transactionId);  我們可以將一些與錯誤相關的有價值的上下文資訊給儲存到裡面添。ThreadLocal還有一個更有創意的用法,就是用它來分配一塊特定的記憶體,這樣工作執行緒可以把它當作快取來不停地使用。當然了,這有沒有用得看你在CPU和記憶體之間是怎麼權衡的了。沒錯,ThreadLocal需要注意的就是會造成記憶體空間的浪費。只要執行緒還活著,那麼它就會一直存在,除非你主動釋放否則它是不會被回收的。因此如果使用它的話你最好注意一下,儘量保持簡單。   4. 使用者執行緒及守護執行緒   我們再回到Thread類。程式中的每個執行緒都會有一個狀態,要麼是使用者狀態,要麼是守護狀態。換句話說,要麼是前臺執行緒要麼是後臺執行緒。主執行緒預設是使用者執行緒,每個新執行緒都會從建立它的執行緒中繼承執行緒狀態。因此如果你把一個執行緒設定成守護執行緒,那麼它所建立的所有執行緒都會被標記成守護執行緒。如果程式中的所有執行緒都是守護執行緒的話,那麼這個程序便會終止。我們可以通過Boolean .setDaemon(true)和.isDaemon()方法來檢視及設定執行緒狀態。  什麼時候會用到守護執行緒?
  如果程序不必等到某個執行緒結束才能終止,那麼這個執行緒就可以設定成守護執行緒。這省掉了正常關閉執行緒的那些麻煩事,可以立即將執行緒結束掉。換個角度來說,如果一個正在執行某個操作的執行緒必須要正確地關閉掉否則就會出現不好的後果的話,那麼這個執行緒就應該是使用者執行緒。通常都是些關鍵的事務,比方說,資料庫錄入或者更新,這些操作都是不能中斷的。   專家級   5. 處理器親和性(Processor Affinity)   這裡要講的會更靠近硬體,也就是說,當軟體遇上了硬體。處理器親和性使得你能夠將執行緒或者程序繫結到特定的CPU核上。這意味著只要是某個特定的執行緒,它就肯定只會在某個特定的CPU核上執行。通常來講如何繫結是由作業系統的執行緒排程器根據它自己的邏輯來決定的,它很可能會將我們前面提到的執行緒優先順序也一併考慮進來。   這麼做的好處在於CPU快取。如果某個執行緒只會在某個核上執行,那麼它的資料恰好在快取裡的概率就大大提高了。如果資料正好就在CPU快取裡,那麼就沒有必要重新再從記憶體里加載了。你所節省的這幾毫秒時間就能用在刀刃上,在這段時間裡程式碼可以馬上開始執行,也就能更好地利用所分配給它的CPU時間。當然了,作業系統層面可能會存在某種優化,硬體架構當然也是個很重要的因素,但利用了處理器的親和性至少能夠減小執行緒切換CPU的機率。   由於這裡摻雜著多種因素,處理器親和性到底對吞吐量有多大的影響,最好還是通過測試的方式來進行證明。也許這個方法並不是總能顯著地提升效能,但至少有一個好處就是吞吐量會相對穩定。親和策略可以細化到非常細的粒度上,這取決於你具體想要什麼。高頻交易行業便是這一策略最能大顯身手的場景之一。 處理器親和性的測試   Java對處理器的親和性並沒有原生的支援,當然了,故事也還沒有就此結束。在Linux上,我們可以通過taskset命令來設定程序的親和性。假設我們現在有一個Java程序在執行,而我們希望將它繫結到某個特定的CPU上:

taskset -c 1 “<span id="4_nwp" style="width: auto;
 height: auto; float: none;"><a id="4_nwl"
href="http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?
c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=11&jk=30cdc418629cf3dd&k=
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如果是一個已經在運行了的程序:

taskset -c 1 <PID>  

要想深入到執行緒級別還得再加些程式碼才行。所幸的是,有一個開源庫能完成這樣的功能:Java-Thread-Affinity。這個庫是由OpenHFT的Peter Lawrey開發的,實現這一功能最簡單直接的方式應該就是使用這個庫了。我們通過一個例子來快速看下如何繫結某個執行緒,關於該庫的更多細節請參考它在Github上的文件:

AffinityLock al = AffinityLock.acquireLock(); 

 這樣就可以了。關於獲取鎖的一些更高階的選項——比如說根據不同的策略來選擇CPU——在Github上都有詳細的說明。   結論   本文我們介紹了關於執行緒的5點知識:執行緒名,執行緒本地儲存,優先順序,守護執行緒以及處理器親和性。希望這能為你日常工作中所用到的內容開啟一扇新的窗戶,期待你們的反饋!還有什麼有關執行緒處理的方法可以分享給大家的嗎,請不吝賜教。