Netty源码解析-锁机制

为了提高性能，Netty对锁也做了大量优化

1、锁优化技术

Netty大量使用了锁优化技术：

• 1.1 减小锁粒度
• 1.2 减少锁对象的空间占用
• 1.3 提高锁的性能
• 1.4 根据不同业务场景选择合适锁
• 1.5 能不用锁则不用锁

1.1 减小锁粒度

在Netty4.1.15.Final版本中ServerBootstrap.init方法中有两个地方对对象加锁，而不是在方法上加一个大锁，缩小了锁范围，如下图

1.2 减少锁对象的空间占用

源码ChannelOutboundBuffer类，如下图：

totalPendingSize是用来统计待发送字节数的，上面的TOTAL\_PENDING\_SIZE\_UPDATER是AtomicLongFieldUpdater类型的，它实现对ChannelOutboundBuffer的totalPendingSize属性进行加锁累加，实现一个类似AtomicLong的功能。（下面的unwritable一样的道理）

那么为什么要这么做呢？为什么不直接使用AtomicLong来定义totalPendingSize？

为了节省空间

AtomicLong  VS  long + AtomicLongFieldUpdater(帮助long完成原子操作)

类型	占用空间
AtomicLong	对象头16B + 8B数据 + 8引用 =至少32B
long	8B
直接使用long，节省20多个字节，虽然很少，但是作为一个网络工具，在大流量的情况下可以节省出很多空间，还是很有意义的

1.3 提高锁性能

1.3.1 我们看一下PlatformDependent.LongCounter方法如何做的？

源码PlatformDependent，这个类里面有很多类似代码

该方法提供了一个Long类型的线程安全累加器，针对java版本8以后和8以前的提供的累加器不一样

1.8及后  LongAdder   VS  AtomicLong(1.8前)

因为LongAdder是1.8版本开始增加的新的Long累加器，在高并发是性能要优于AtomicLong，所以1.8版本以后使用LongAdder

1.3.2 LongAdder和AtomicLong

• AtomicLong 对Long类型进行原子读写
• LongAdder将Long的值value分成若干个cell，高并发是对某个cell的值累加，可以同时对多个cell值进行累加，能支持更高的并发。需要取到value就对所有cell进行一次sum就可以了

1.3.3 我们做一个简单的测试看一下LongAdder和AtomicLong的性能：

public class LongAdderTest {

    public static void main(String[] args) {
        testAtomicLongVSLongAdder(10, 10000);
        System.out.println("==================");
        testAtomicLongVSLongAdder(10, 200000);
        System.out.println("==================");
        testAtomicLongVSLongAdder(100, 200000);
    }
    //AtomicLong与LongAdder多线程并发模拟及耗时统计
    static void testAtomicLongVSLongAdder(final int threadCount, final int times) {
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
            testLongAdder(threadCount, times);
            long end = System.currentTimeMillis() - start;
           // System.out.println("条件>>>>>>线程数:" + threadCount + ", 单线程操作" + times);
            System.out.println("LongAdder--count" + (threadCount * times) + ",time:" + end);

            long start2 = System.currentTimeMillis();
            testAtomicLong(threadCount, times);
            long end2 = System.currentTimeMillis() - start2;
            System.out.println("Atomic--count" + (threadCount * times) + ",time:" + end2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //使用AtomicLong模拟i++多线程并发：threadCount线程数、times每个线程运行多少次
    static void testAtomicLong(final int threadCount, final int times) throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);//发令枪：确保多线程同时运行
        AtomicLong atomicLong = new AtomicLong();
        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < times; j++) {
                        atomicLong.incrementAndGet(); //++操作
                    }
                    countDownLatch.countDown();
                }
            }, "my-thread" + i).start();
        }
        countDownLatch.await();
    }
    //使用LongAdder模拟i++多线程并发：threadCount线程数、times每个线程运行多少次
    static void testLongAdder(final int threadCount, final int times) throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);
        LongAdder longAdder = new LongAdder();
        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < times; j++) {
                        longAdder.add(1);//是原子操作，多线程安全  //++操作
                    }
                    countDownLatch.countDown();
                }
            }, "my-thread" + i).start();
        }

        countDownLatch.await();
    }
}

运行结果：

如下图，高并发情况下LongAdder性能显著高于AtomicLong

1.4 根据不同的业务场景选择合适的锁

SingleTreadEventExecutor中定义了Atomic...类型、CountDownLatch形式的锁在不同的地方使用

1.5 能不用锁就不用锁

我们Netty源码的Recycler类里面有一个属性threadLocal，他是FastThreadLocal类型，该来对jdk提高的ThreadLocal做了一层包装，该类有一个虚方法onRemoval，使用该类必须实现这个方法，避免内存泄露。

ThreadLocal是线程私有的，使用这个东西可以避免线程操作共享变量的并发竞争。

总结

从上面的讨论的五种锁优化技术可以看出来，Netty对锁的优化可以说做到极致，各种场景下都对锁做了优化，这些值得我们学习在项目中使用。