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2022-05-30
Java笔记：ThreadLocal和压力测试
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
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示例
构造函数
public class ThreadLocalDemo { public static ThreadLocal
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初始化
public static ThreadLocal
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多线程示例
package com.demo.threadlocal; public class ThreadLocalDemo { public static ThreadLocal
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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); } }
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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; } }
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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
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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
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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; } }
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$ ab -n 10000 -c 100 localhost:8080/add $ curl localhost:8080/stat 9097
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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++; } }
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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
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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
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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
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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
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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
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$ ab -n 10000 -c 100 localhost:8080/add $ curl localhost:8080/stat 10000
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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
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package com.demo.threadlocal; public class TestMyThreadLocal { static MyThreadLocal
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Java 任务调度 压力测试
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