JVM JFR 事件：追踪应用中的线程竞争与锁等待 大家好，今天我们来深入探讨一下如何使用 JVM 的 Java Flight Recorder (JFR) 事件来追踪应用中的线程竞争与锁等待，并获取详细的数据。线程竞争和锁等待是多线程应用中常见的性能瓶颈，理解并解决这些问题对于优化应用性能至关重要。 1. 什么是 JFR？ Java Flight Recorder (JFR) 是 Oracle JDK 提供的一个强大的诊断和性能分析工具。它可以在 Java 应用程序运行时收集各种事件，例如 CPU 使用率、内存分配、垃圾回收、线程活动、I/O 操作等等。这些事件数据可以用来分析应用程序的性能瓶颈，并找到优化方向。JFR 的主要特点包括： 低开销： JFR 被设计成对应用程序的性能影响尽可能小，通常只有 1% 左右的开销。 细粒度数据： JFR 可以收集非常细粒度的数据，例如单个方法的执行时间、锁的持有时间等等。 可配置性： JFR 可以根据需要配置收集哪些事件，以及事件的采样频率。 易于使用： JDK 自带 JFR，无需安装额外的工具。 2. 线程竞争与锁等待 在多线程应用程序中，多 …
Java中的枚举类型：编译器生成的特殊类结构与线程安全特性
Java 枚举类型：编译器生成的特殊类结构与线程安全特性 大家好！今天我们来深入探讨 Java 中的枚举类型 (enum)。枚举类型在 Java 中不仅仅是一种语法糖，而是由编译器精心生成的特殊类结构，它天然具备线程安全特性，并在实际开发中扮演着重要的角色。我们将从枚举的定义、编译器如何处理枚举、枚举的底层结构、线程安全原理，以及枚举的一些高级应用等方面进行详细讲解，并结合代码示例进行说明。 1. 枚举的定义与基本用法 枚举类型用于定义一组命名的常量。它限制变量只能取枚举中预定义的值，从而增强代码的可读性和安全性。 示例： public enum Color { RED, GREEN, BLUE } public class Main { public static void main(String[] args) { Color myColor = Color.RED; System.out.println(“My color is: ” + myColor); // 输出: My color is: RED // 枚举可以用于 switch 语句 switch (myColor) …
Java Loom：在虚拟线程中使用ThreadLocal时的性能与隔离性考量
Java Loom：虚拟线程中使用ThreadLocal时的性能与隔离性考量 大家好！今天我们来聊聊Java Loom项目中的虚拟线程，以及在使用虚拟线程时，如何正确地使用ThreadLocal变量，以及需要考虑的性能和隔离性问题。 Java Loom旨在显著简化并发编程，而虚拟线程则是Loom项目中的核心组件。虚拟线程是由JVM管理的轻量级线程，与传统的操作系统线程（平台线程）相比，它们创建和销毁的代价非常低廉，可以大量创建而不会耗尽系统资源。这为高并发应用带来了新的可能性。 然而，随着虚拟线程的引入，我们必须重新审视一些传统的并发编程模式，尤其是在使用ThreadLocal变量时。ThreadLocal变量提供了一种线程级别的存储机制，允许每个线程拥有自己的变量副本，互不干扰。但在虚拟线程的上下文中，其行为和性能特征与平台线程有所不同，需要我们深入理解。 1. ThreadLocal的基础概念 在深入探讨虚拟线程中的ThreadLocal之前，我们先回顾一下ThreadLocal的基础概念。 ThreadLocal类提供了一种将数据与线程关联起来的机制。每个线程访问ThreadLo …
Java Loom：实现虚拟线程的非阻塞I/O操作对底层Selector的依赖机制
Java Loom：虚拟线程与非阻塞I/O的幕后英雄——Selector 大家好！今天我们来深入探讨Java Loom中的虚拟线程如何实现非阻塞I/O，以及在这个过程中Selector扮演的关键角色。Loom项目引入的虚拟线程（Virtual Threads）旨在降低并发编程的复杂性，提高程序的吞吐量和响应速度。而要实现这一目标，高效的I/O处理是至关重要的。 1. 传统阻塞I/O的困境 在传统的Java线程模型中，每个线程都对应一个操作系统线程。当线程执行阻塞I/O操作（例如读取Socket）时，线程会被挂起，直到I/O操作完成。这意味着： 资源浪费： 阻塞的线程仍然占用宝贵的操作系统资源，包括内存和上下文切换的开销。 并发限制： 能够创建的线程数量受到操作系统资源的限制。如果并发连接数量过多，可能会导致系统崩溃。 编程复杂性： 为了避免阻塞主线程，开发者通常需要使用线程池或异步回调等复杂的机制来处理I/O操作。 2. 非阻塞I/O的出现 为了解决上述问题，Java引入了非阻塞I/O（Non-blocking I/O）或NIO（New I/O）。 NIO的核心思想是允许一个线程同时管 …
Java线程池：自定义RejectedExecutionHandler实现任务的持久化或降级处理
Java线程池：自定义RejectedExecutionHandler实现任务的持久化或降级处理 大家好，今天我们来深入探讨Java线程池的一个重要组成部分：RejectedExecutionHandler。当线程池因为达到饱和状态而无法接受新的任务时，RejectedExecutionHandler就发挥作用了。默认的策略往往比较简单粗暴，例如直接抛出异常或者丢弃任务。但在实际应用中，我们常常需要更精细的控制，例如将任务持久化到数据库，或者进行降级处理。本次讲座将围绕如何自定义RejectedExecutionHandler，实现任务的持久化和降级处理展开。 1. 线程池回顾：为什么需要RejectedExecutionHandler？ 在深入RejectedExecutionHandler之前，我们先简单回顾一下线程池的工作原理。Java提供了ExecutorService接口及其实现类ThreadPoolExecutor来管理线程池。线程池的核心参数包括： corePoolSize: 核心线程数，即使线程空闲也会保持存在的线程数量。 maximumPoolSize: 最大线程数， …
Java中的枚举类型：编译器生成的特殊类结构与线程安全特性
Java 枚举类型：深入剖析编译器生成机制与线程安全特性 大家好，今天我们来深入探讨 Java 中的枚举类型（enum）。枚举类型在很多编程语言中都存在，但 Java 的枚举类型不仅仅是一个简单的整数常量集合，它更像是一个功能完备的类，具有自己的方法、字段，甚至可以实现接口。我们将剖析 Java 编译器如何将枚举类型转换成特殊的类结构，并深入探讨枚举类型天生的线程安全特性。 枚举类型的基本概念 首先，我们回顾一下枚举类型的基本概念。枚举类型允许我们定义一组命名的常量，这些常量代表一个特定的类别。例如，我们可以定义一个表示星期的枚举类型： public enum DayOfWeek { MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY } 在这个例子中，DayOfWeek 是一个枚举类型，MONDAY 到 SUNDAY 是该枚举类型的常量（或称为枚举实例）。我们可以像使用其他数据类型一样使用枚举类型： DayOfWeek today = DayOfWeek.WEDNESDAY; if (today == DayO …
Java中的公平锁实现：AQS如何通过队列管理确保线程的等待公平性
Java 公平锁实现：AQS 如何通过队列管理确保线程的等待公平性 大家好！今天我们来深入探讨 Java 中公平锁的实现机制，特别是 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）如何通过队列管理来保证线程等待的公平性。公平锁是一种同步机制，它确保线程按照请求锁的顺序获得锁，避免了饥饿现象，让每个线程都有机会获得执行。 1. 公平锁的概念与必要性 在并发编程中，多个线程可能同时竞争共享资源。锁机制就是为了解决这种竞争，保证数据的一致性和完整性。公平锁和非公平锁是两种不同的锁获取策略。 非公平锁： 线程尝试获取锁时，如果锁当前未被占用，则立即尝试获取，即使有其他线程正在等待。这可能导致某些线程长时间等待，也就是所谓的“饥饿”现象。 ReentrantLock 默认是非公平锁。 公平锁： 线程只有在没有其他等待线程时才能获取锁，或者它是等待队列中的第一个线程。这保证了线程按照它们请求锁的顺序获得锁。 公平锁的必要性在于，某些应用场景对响应时间和资源分配有严格的要求。例如，在高并发的订单处理系统中，如果使用非公平锁，某些用户的请求可能长时间得不到处理，导致用户体验下降。使用公 …
Project Loom虚拟线程调度器：如何将Fiber高效映射到少量平台线程
Project Loom 虚拟线程调度器：如何将 Fiber 高效映射到少量平台线程 大家好，今天我们来深入探讨 Project Loom 中的一个核心组件：虚拟线程调度器，以及它如何巧妙地将大量的虚拟线程（Fiber）高效地映射到少量的平台线程上。 1. 虚拟线程与平台线程：概念澄清 在深入调度器之前，我们需要明确两个关键概念： 平台线程（Platform Thread）: 这就是我们通常所说的线程，由操作系统内核管理，每个平台线程都对应一个内核线程。平台线程的创建、销毁和上下文切换都涉及到内核调用，开销较大。 虚拟线程（Virtual Thread，又称 Fiber）: 虚拟线程是用户态的轻量级线程，由 JVM 管理，不需要内核直接参与。它的创建、销毁和上下文切换的开销远小于平台线程。Project Loom 的核心目标就是利用虚拟线程的轻量级特性，以更低的成本支持更高的并发。 关键的区别可以总结如下表： 特性 平台线程（Platform Thread） 虚拟线程（Virtual Thread/Fiber） 管理者 操作系统内核 JVM 上下文切换开销 高 低 数量 受操作系统限制 …
Netty的EventLoopGroup：Boss/Worker线程组的角色划分与线程模型
Netty EventLoopGroup：Boss/Worker线程组的角色划分与线程模型 大家好，今天我们来深入探讨Netty中至关重要的组件——EventLoopGroup，特别是Boss/Worker线程组的角色划分和线程模型。理解这些概念是构建高性能、可扩展的网络应用的基础。 1. 什么是EventLoopGroup？ 首先，我们需要明确EventLoopGroup在Netty中的作用。简单来说，EventLoopGroup是EventLoop的容器。EventLoop负责处理I/O事件，而EventLoopGroup负责管理这些EventLoop。可以将EventLoopGroup理解为一个线程池，它管理着一组线程，这些线程专门用于处理网络事件。 2. Boss Group 与 Worker Group：职责分离 Netty通常会使用两种类型的EventLoopGroup：Boss Group和Worker Group。它们分别负责不同的任务，从而实现职责分离，提高服务器的并发处理能力。 Boss Group (Acceptor Group): 负责监听端口，接收新的连接。当 …
Java线程池的CallerRunsPolicy：一种在高负载下避免任务丢失的拒绝策略
Java线程池的CallerRunsPolicy：一种在高负载下避免任务丢失的拒绝策略 大家好，今天我们来深入探讨Java线程池的一种重要的拒绝策略：CallerRunsPolicy。在并发编程中，线程池是管理和控制并发执行任务的核心工具。当提交给线程池的任务数量超过其处理能力时，就需要一种机制来处理这些过载的任务，避免系统崩溃或数据丢失。CallerRunsPolicy正是这样一种策略，它在应对高负载时，提供了一种优雅且实用的解决方案。 线程池基础回顾 在深入CallerRunsPolicy之前，我们先快速回顾一下Java线程池的基本概念。Java 通过 java.util.concurrent.ExecutorService 接口提供了线程池的抽象，常见的实现类包括 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor。 ThreadPoolExecutor 允许我们配置线程池的核心参数，例如： corePoolSize: 线程池中保持的最小线程数。即使线程处于空闲状态，也不会被销毁。 maximumPoolSize: 线程池中允许的最大 …