Java笔记:ThreadLocal和压力测试

举报
彭世瑜 发表于 2021/08/14 00:49:11 2021/08/14
【摘要】 数据一致性 安全感 单一数据源Single Source Of Truth 低耦合,高内聚 一致性问题: 发生在【多个主体】对【同一份数据】无法达成共识 包括:分布式一致性问题,并发问题 一致性问题解决办法(额外开销) 排队:锁、互斥锁、管程、锁障 投票:Paxos、Raft 避免:ThreadLocal 重视本质 代码是写出来是为了阅读,偶尔用于执行 T...

数据一致性

安全感
单一数据源Single Source Of Truth
低耦合,高内聚

一致性问题:
发生在【多个主体】对【同一份数据】无法达成共识
包括:分布式一致性问题,并发问题

一致性问题解决办法(额外开销)
排队:锁、互斥锁、管程、锁障
投票:Paxos、Raft

避免:ThreadLocal

重视本质

代码是写出来是为了阅读,偶尔用于执行

ThreadLocal

定义:提供【线程局部】变量,一个线程局部变量在多个线程中,分别有独立的值(副本)
特点:简单、快速、线程安全
场景:多线程场景(资源持有、线程一致性、并发计算、线程安全)
实现:Java中用哈希表实现
应用范围:几乎所有提供多线程特征的语言

ThreadLocal基本API

构造函数  ThreadLocal<T>()
初始化 initialValue()
访问器 get/set
回收 remove

  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4

示例

构造函数

public class ThreadLocalDemo { public static ThreadLocal<Long> threadLocal = new ThreadLocal<>(); public static void main(String[] args) { System.out.println(threadLocal.get()); // null threadLocal.set(100L); System.out.println(threadLocal.get()); // 100 }
}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13

初始化

public static ThreadLocal<Long> threadLocal = new ThreadLocal(){ @Override protected Long initialValue() { return 100L; } };

  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6

多线程示例

package com.demo.threadlocal;

public class ThreadLocalDemo { public static ThreadLocal<Long> threadLocal = new ThreadLocal() { @Override protected Long initialValue() { return Thread.currentThread().getId(); } }; public static void main(String[] args) { new Thread() { @Override public void run() { System.out.println("thread: " + threadLocal.get()); // thread: 11 } }.start(); System.out.println("main: " + threadLocal.get()); // main: 1 threadLocal.set(100L); System.out.println("main: " + threadLocal.get()); // main: 100 threadLocal.remove(); System.out.println("main: " + threadLocal.get()); // main: 1 }
}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37

总结
资源持有:持有线程资源供线程的各个部分使用,全局获取,减少编程难度
线程一致性:帮助需要保持线程一致的资源(如:数据库事务),维护一致性,降低编程难度
并发计算:帮助分布式计算场景的各个线程累计局部计算结果
线程安全:帮助只考虑了单线程的程序库,无缝向多线程场景迁移

并发场景分析

例1:200QPS压测统计接口
观察:Spring框架的执行情况
目标:理解并发,竞争条件,临界区等概念
代表场景:交易

Spring代码

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class DemoApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(DemoApplication.class, args); }
}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
package com.example.demo.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class StatController { static Integer count = 0; @RequestMapping("/stat") public Integer stat(){ return count; } @RequestMapping("/add") public Integer add(){ count++; return count; }

}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22

apache2-utils压力测试工具

参考
Mac下的Web性能压力测试工具:ab(ApacheBench)

Mac下自带apache

查看版本号
$apachectl -v

$ ab -V

使用方式
$ ab -n 请求数 -c 并发数  URL

eg:
$ ab -n 10000 -c 1 localhost:8080/add
$ curl localhost:8080/stat
10000


$ ab -n 10000 -c 10 localhost:8080/add
$ curl localhost:8080/stat
9250

  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17

分析:

理想情况:
a=0
A:read(a) -> A:write(a+1)  a=1
B:read(a) -> B:write(a+1)  a=2 

并发情况
a=0
A:read(a) -> B:read(a) -> A:write(a+1) -> B:write(a+1) a=1
 

  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9

并发:多个程序同时执行
竞争条件:多个进程(线程)同时访问同一个内存资源,最终的执行结果依赖于多个进程执行时的精准时序
临界区:访问共享内存的程序片段

1、让add方法增加延迟

package com.example.demo.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class StatController { static Integer count = 0; @RequestMapping("/stat") public Integer stat(){ return count; } @RequestMapping("/add") public Integer add() throws InterruptedException { Thread.sleep(100L); count++; return count; }

}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
$ ab -n 10000 -c 100 localhost:8080/add
$ curl localhost:8080/stat
9097

  
 
  • 1
  • 2
  • 3

2、加锁测试

package com.example.demo.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class StatController { static Integer count = 0; @RequestMapping("/stat") public Integer stat(){ return count; } @RequestMapping("/add") public Integer add() throws InterruptedException { // Thread.sleep(100L); // count++; __add(); return count; } synchronized void __add() throws InterruptedException { Thread.sleep(100L); count++; }

}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29

如果10000个请求会很慢,所以减少请求次数测试

$ ab -n 100 -c 10 localhost:8080/add
$ curl localhost:8080/stat
100

  
 
  • 1
  • 2
  • 3

3、使用ThreadLocal

package com.example.demo.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class StatController { static ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal(){ @Override protected Object initialValue() { return 0; } }; @RequestMapping("/stat") public Integer stat(){ return count.get(); } @RequestMapping("/add") public Integer add() throws InterruptedException { // Thread.sleep(100L); // count++; __add(); return count.get(); } void __add() throws InterruptedException { Thread.sleep(100L); count.set(count.get()+1); }

}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
ab -n 10000 -c 100 localhost:8080/add

$ curl localhost:8080/stat
100
$ curl localhost:8080/stat
99
$ curl localhost:8080/stat
100
$ curl localhost:8080/stat
99
$ curl localhost:8080/stat
99


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13

总结

  • 基于线程池模型synchronize(排队操作很危险)
  • 使用ThreadLocal收集数据很快速且安全(如何收集数据)

ThreadLocal同步

package com.example.demo;

// 自定义一个引用类型
public class Value<T> { private T value; public void set(T _value) { value = _value; } public T get() { return value; }
}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15

改造后

package com.example.demo;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.HashSet;

@RestController
public class StatController { static HashSet<Value<Integer>> set = new HashSet<>(); static ThreadLocal<Value<Integer>> count = new ThreadLocal(){ @Override protected Value<Integer> initialValue() { Value<Integer> value  = new Value<>(); value.set(0); addSet(value); return value; } }; synchronized static void addSet(Value<Integer> value){ // 临界区操作 set.add(value); } void __add() throws InterruptedException { Thread.sleep(100L); Value<Integer> value = count.get(); value.set(value.get() + 1); } @RequestMapping("/stat") public Integer stat(){ return set.stream().map(x->x.get()).reduce((a, b) -> a+b).get(); } @RequestMapping("/add") public Integer add() throws InterruptedException { __add(); return count.get().get(); }
}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37
  • 38
  • 39
  • 40
  • 41
  • 42
  • 43
  • 44
  • 45
$ ab -n 10000 -c 100 localhost:8080/add
$ curl localhost:8080/stat
10000

  
 
  • 1
  • 2
  • 3

总结

  • 完全避免同步(困难)
  • 缩小同步范围(简单)+ ThreadLocal解决问题

源码分析

  • Quartz: SimpleSemaphore
  • MyBatis: SqlSessionManager
  • Spring

本地事务
A Atomic 原子性 操作不可分割
C Consistency 一致性 任何时刻数据都能保持一致
I Isolation 隔离性 多事务并发执行的时序不影响结果
D Durability 持久性 对数据接收的存储是永久的

自定义实现ThreadLocal

package com.demo.threadlocal;


import java.util.HashMap;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * 自定义实现ThreadLocal
 *
 * @param <T>
 */
public class MyThreadLocal<T> { // 自增接口保证唯一性 static AtomicInteger atomic = new AtomicInteger(); // 高德纳 hash值 Integer threadLocalHash = atomic.getAndAdd(0x61c88647); static HashMap<Thread, HashMap<Integer, Object>> map = new HashMap<>(); // 临界区上锁 synchronized static HashMap<Integer, Object> getMap() { Thread thread = Thread.currentThread(); if (!map.containsKey(thread)) { map.put(thread, new HashMap<>()); } return map.get(thread); } protected T initialValue() { return null; } public T get() { System.out.println("atomic: " + atomic); HashMap<Integer, Object> map = getMap(); if (!map.containsKey(this.threadLocalHash)) { map.put(this.threadLocalHash, this.initialValue()); } return (T) map.get(this.threadLocalHash); } public void set(T val) { HashMap<Integer, Object> map = getMap(); map.put(this.threadLocalHash, val); }

}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37
  • 38
  • 39
  • 40
  • 41
  • 42
  • 43
  • 44
  • 45
  • 46
  • 47
  • 48
  • 49
  • 50
  • 51
  • 52
  • 53
  • 54
package com.demo.threadlocal;

public class TestMyThreadLocal { static MyThreadLocal<Long> threadLocal = new MyThreadLocal(){ @Override protected Long initialValue() { return Thread.currentThread().getId(); } }; public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(()->{ System.out.println(threadLocal.get()); }).start(); } }
}


  
 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20

文章来源: pengshiyu.blog.csdn.net,作者:彭世瑜,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。

原文链接:pengshiyu.blog.csdn.net/article/details/109557081

【版权声明】本文为华为云社区用户转载文章,如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容,欢迎发送邮件进行举报,并提供相关证据,一经查实,本社区将立刻删除涉嫌侵权内容,举报邮箱: cloudbbs@huaweicloud.com
  • 点赞
  • 收藏
  • 关注作者

评论(0

0/1000
抱歉,系统识别当前为高风险访问,暂不支持该操作

全部回复

上滑加载中

设置昵称

在此一键设置昵称,即可参与社区互动!

*长度不超过10个汉字或20个英文字符,设置后3个月内不可修改。

*长度不超过10个汉字或20个英文字符,设置后3个月内不可修改。

举报
请填写举报理由
0/200