Netty系列教程：如何为ThreadLocal注入活力？深度解析FastThreadLocal原理与应用？
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本文共计1102个文字，预计阅读时间需要5分钟。
目录简介从ThreadLocalMap中获取数据FastThreadLocal总结简介JDK中的ThreadLocal可以通过get方法来获取跟当前线程绑定的值。这些值存储在ThreadLocal.ThreadLocalMap中。
从ThreadLocalMap中获取数据ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，用于存储线程局部变量。每个ThreadLocal对象都有一个ThreadLocalMap实例，用于存储与线程相关的数据。
FastThreadLocalFastThreadLocal是阿里巴巴开源的一个高性能的ThreadLocal实现，它优化了ThreadLocal的性能。
总结ThreadLocal通过ThreadLocalMap存储线程局部变量，确保线程安全。
目录- 简介
- 从ThreadLocalMap中获取数据
- FastThreadLocal
- 总结
JDK中的ThreadLocal可以通过get方法来获得跟当前线程绑定的值。而这些值是存储在ThreadLocal.ThreadLocalMap中的。而在ThreadLocalMap中底层的数据存储是一个Entry数组中的。
那么从ThreadLocalMap中获取数据的速度如何呢？速度有没有可以优化的空间呢？
一起来看看。
从ThreadLocalMap中获取数据ThreadLocalMap作为一个Map，它的底层数据存储是一个Entry类型的数组：
private Entry[] table;
我们再来回顾一下ThreadLocal是怎么获取数据的：
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);
}
首先根据ThreadLocal对象中的threadLocalHashCode跟table的长度进行取模运算，得到要获取的Entry在table中的位置，然后判断位置Entry的key是否和要获取的ThreadLocal对象一致。
如果一致，说明获取到了ThreadLocal绑定的对象，直接返回即可。
如果不一致，则需要再次进行查找。
我们看下再次查找的逻辑：
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
while (e != null) {
ThreadLocal<?> k = e.get();
if (k == key)
return e;
if (k == null)
expungeStaleEntry(i);
else
i = nextIndex(i, len);
e = tab[i];
}
return null;
}
getEntryAfterMiss的逻辑是，先判断Entry中的对象是否要获取的对象，如果是则直接返回。
如果Entry中的对象为空，则触发清除过期Entry的方法。否则的话计算出下一个要判断的地址，再次进行判断，直到最终找到要找到的对象为止。
可以看到，如果第一次没有找到要找到的对象的话，后面则可能会遍历多次，从而造成执行效率变低。
那么有没有可以提升这个寻找速度的方法呢？答案是肯定的。
FastThreadLocal之前我们提到了，Netty中的本地对象池技术，netty为其创建了一个专门的类叫做Recycler。虽然Recycler中也使用到了ThreadLocal，但是Recycler使用的threadLocal并不是JDK自带的ThreadLocal，而是FastThreadLocal。和它关联的ThreadLocalMap叫做InternalThreadLocalMap,和它关联的Thread叫做FastThreadLocalThread。netty中的类和JDK中的类的对应关系如下：
我们先来看FastThreadLocalThread。不管它到底快不快，既然是Thread，那么自然就要继承自JDK的Thread：
public class FastThreadLocalThread extends Thread
和Thread一样，FastThreadLocalThread中也有一个ThreadLocalMap，叫做InternalThreadLocalMap，它是FastThreadLocalThread的private属性：
private InternalThreadLocalMap threadLocalMap;
InternalThreadLocalMap中也有一个ThreadLocal对象，叫做slowThreadLocalMap,是在fastThreadLocalMap不生效的时候使用的。
接下来我们来看下这个ThreadLocalMap为什么快：
public static InternalThreadLocalMap get() {
Thread thread = Thread.currentThread();
if (thread instanceof FastThreadLocalThread) {
return fastGet((FastThreadLocalThread) thread);
} else {
return slowGet();
}
}
从get方法可以看到，如果当前thread是FastThreadLocalThread的话，则会去调用fastGet方法，否则调用slowGet方法。
slowGet方法就是使用传统的ThreadLocal来get：
private static InternalThreadLocalMap slowGet() {
InternalThreadLocalMap ret = slowThreadLocalMap.get();
if (ret == null) {
ret = new InternalThreadLocalMap();
slowThreadLocalMap.set(ret);
}
return ret;
}
我们重点关注下fastGet方法：
private static InternalThreadLocalMap fastGet(FastThreadLocalThread thread) {
InternalThreadLocalMap threadLocalMap = thread.threadLocalMap();
if (threadLocalMap == null) {
thread.setThreadLocalMap(threadLocalMap = new InternalThreadLocalMap());
}
return threadLocalMap;
}
这里fast的效果就出现了，fastGet直接返回了thread中的InternalThreadLocalMap对象，不需要进行任何查找的过程。
再看下FastThreadLocal如何使用get方法来获取具体的值：
public final V get() {
InternalThreadLocalMap threadLocalMap = InternalThreadLocalMap.get();
Object v = threadLocalMap.indexedVariable(index);
if (v != InternalThreadLocalMap.UNSET) {
return (V) v;
}
return initialize(threadLocalMap);
}
可以看到FastThreadLocal中的get首先调用了InternalThreadLocalMap的get方法，直接返回了FastThreadLocalThread中的InternalThreadLocalMap对象，这个速度是非常快的。
然后直接使用FastThreadLocal中的index，来获取threadLocalMap中具体存储数据的数组中的元素：
public Object indexedVariable(int index) {
Object[] lookup = indexedVariables;
return index < lookup.length? lookup[index] : UNSET;
}
因为是直接index访问的，所以也非常快。这就是fast的由来。
那么有同学会问题了，FastThreadLocal中的index是怎么来的呢？
private final int index;
public FastThreadLocal() {
index = InternalThreadLocalMap.nextVariableIndex();
}
而InternalThreadLocalMap中的nextVariableIndex方法是一个静态方法：
public static int nextVariableIndex() {
int index = nextIndex.getAndIncrement();
if (index < 0) {
nextIndex.decrementAndGet();
throw new IllegalStateException("too many thread-local indexed variables");
}
return index;
}
也就是说，只要new一个FastThreadLocal，该对象中，就会生成一个唯一的index。然后FastThreadLocal使用该index去InternalThreadLocalMap中存取对象。这样就不存在ThreadLocal那种需要多次遍历查找的情况。
总结FastThreadLocal是和FastThreadLocalThread配套使用才会真正的fast，否则的话就会fallback到ThreadLocal去执行，大家一定要注意这一点。
更多内容请参考 www.flydean.com/48-netty-fastthreadlocal/
最通俗的解读，最深刻的干货，最简洁的教程，众多你不知道的小技巧等你来发现！
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目录简介从ThreadLocalMap中获取数据FastThreadLocal总结简介JDK中的ThreadLocal可以通过get方法来获取跟当前线程绑定的值。这些值存储在ThreadLocal.ThreadLocalMap中。
从ThreadLocalMap中获取数据ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，用于存储线程局部变量。每个ThreadLocal对象都有一个ThreadLocalMap实例，用于存储与线程相关的数据。
FastThreadLocalFastThreadLocal是阿里巴巴开源的一个高性能的ThreadLocal实现，它优化了ThreadLocal的性能。
总结ThreadLocal通过ThreadLocalMap存储线程局部变量，确保线程安全。
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- 从ThreadLocalMap中获取数据
- FastThreadLocal
- 总结
JDK中的ThreadLocal可以通过get方法来获得跟当前线程绑定的值。而这些值是存储在ThreadLocal.ThreadLocalMap中的。而在ThreadLocalMap中底层的数据存储是一个Entry数组中的。
那么从ThreadLocalMap中获取数据的速度如何呢？速度有没有可以优化的空间呢？
一起来看看。
从ThreadLocalMap中获取数据ThreadLocalMap作为一个Map，它的底层数据存储是一个Entry类型的数组：
private Entry[] table;
我们再来回顾一下ThreadLocal是怎么获取数据的：
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);
}
首先根据ThreadLocal对象中的threadLocalHashCode跟table的长度进行取模运算，得到要获取的Entry在table中的位置，然后判断位置Entry的key是否和要获取的ThreadLocal对象一致。
如果一致，说明获取到了ThreadLocal绑定的对象，直接返回即可。
如果不一致，则需要再次进行查找。
我们看下再次查找的逻辑：
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
while (e != null) {
ThreadLocal<?> k = e.get();
if (k == key)
return e;
if (k == null)
expungeStaleEntry(i);
else
i = nextIndex(i, len);
e = tab[i];
}
return null;
}
getEntryAfterMiss的逻辑是，先判断Entry中的对象是否要获取的对象，如果是则直接返回。
如果Entry中的对象为空，则触发清除过期Entry的方法。否则的话计算出下一个要判断的地址，再次进行判断，直到最终找到要找到的对象为止。
可以看到，如果第一次没有找到要找到的对象的话，后面则可能会遍历多次，从而造成执行效率变低。
那么有没有可以提升这个寻找速度的方法呢？答案是肯定的。
FastThreadLocal之前我们提到了，Netty中的本地对象池技术，netty为其创建了一个专门的类叫做Recycler。虽然Recycler中也使用到了ThreadLocal，但是Recycler使用的threadLocal并不是JDK自带的ThreadLocal，而是FastThreadLocal。和它关联的ThreadLocalMap叫做InternalThreadLocalMap,和它关联的Thread叫做FastThreadLocalThread。netty中的类和JDK中的类的对应关系如下：
我们先来看FastThreadLocalThread。不管它到底快不快，既然是Thread，那么自然就要继承自JDK的Thread：
public class FastThreadLocalThread extends Thread
和Thread一样，FastThreadLocalThread中也有一个ThreadLocalMap，叫做InternalThreadLocalMap，它是FastThreadLocalThread的private属性：
private InternalThreadLocalMap threadLocalMap;
InternalThreadLocalMap中也有一个ThreadLocal对象，叫做slowThreadLocalMap,是在fastThreadLocalMap不生效的时候使用的。
接下来我们来看下这个ThreadLocalMap为什么快：
public static InternalThreadLocalMap get() {
Thread thread = Thread.currentThread();
if (thread instanceof FastThreadLocalThread) {
return fastGet((FastThreadLocalThread) thread);
} else {
return slowGet();
}
}
从get方法可以看到，如果当前thread是FastThreadLocalThread的话，则会去调用fastGet方法，否则调用slowGet方法。
slowGet方法就是使用传统的ThreadLocal来get：
private static InternalThreadLocalMap slowGet() {
InternalThreadLocalMap ret = slowThreadLocalMap.get();
if (ret == null) {
ret = new InternalThreadLocalMap();
slowThreadLocalMap.set(ret);
}
return ret;
}
我们重点关注下fastGet方法：
private static InternalThreadLocalMap fastGet(FastThreadLocalThread thread) {
InternalThreadLocalMap threadLocalMap = thread.threadLocalMap();
if (threadLocalMap == null) {
thread.setThreadLocalMap(threadLocalMap = new InternalThreadLocalMap());
}
return threadLocalMap;
}
这里fast的效果就出现了，fastGet直接返回了thread中的InternalThreadLocalMap对象，不需要进行任何查找的过程。
再看下FastThreadLocal如何使用get方法来获取具体的值：
public final V get() {
InternalThreadLocalMap threadLocalMap = InternalThreadLocalMap.get();
Object v = threadLocalMap.indexedVariable(index);
if (v != InternalThreadLocalMap.UNSET) {
return (V) v;
}
return initialize(threadLocalMap);
}
可以看到FastThreadLocal中的get首先调用了InternalThreadLocalMap的get方法，直接返回了FastThreadLocalThread中的InternalThreadLocalMap对象，这个速度是非常快的。
然后直接使用FastThreadLocal中的index，来获取threadLocalMap中具体存储数据的数组中的元素：
public Object indexedVariable(int index) {
Object[] lookup = indexedVariables;
return index < lookup.length? lookup[index] : UNSET;
}
因为是直接index访问的，所以也非常快。这就是fast的由来。
那么有同学会问题了，FastThreadLocal中的index是怎么来的呢？
private final int index;
public FastThreadLocal() {
index = InternalThreadLocalMap.nextVariableIndex();
}
而InternalThreadLocalMap中的nextVariableIndex方法是一个静态方法：
public static int nextVariableIndex() {
int index = nextIndex.getAndIncrement();
if (index < 0) {
nextIndex.decrementAndGet();
throw new IllegalStateException("too many thread-local indexed variables");
}
return index;
}
也就是说，只要new一个FastThreadLocal，该对象中，就会生成一个唯一的index。然后FastThreadLocal使用该index去InternalThreadLocalMap中存取对象。这样就不存在ThreadLocal那种需要多次遍历查找的情况。
总结FastThreadLocal是和FastThreadLocalThread配套使用才会真正的fast，否则的话就会fallback到ThreadLocal去执行，大家一定要注意这一点。
更多内容请参考 www.flydean.com/48-netty-fastthreadlocal/
最通俗的解读，最深刻的干货，最简洁的教程，众多你不知道的小技巧等你来发现！
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