Netty的并发编程实践4：线程安全类的应用

在JDK1.5的发行版本中，Java平台新增了java.util.concurrent，这个包中提供了一系列的线程安全集合、容器和线程池，利用这些新的线程安全类可以极大地降低Java多线程编程的难度，提升开发效率。

新的并发编程包中的工具可以分为如下4类。

◎   线程池Executor Framework以及定时任务相关的类库，包括Timer等。

◎   并发集合，包括List、Queue、Map和Set等。

◎   新的同步器，例如读写锁ReadWriteLock等。

◎   新的原子包装类，例如AtomicInteger等。

在实际编码过程中，我们建议通过使用线程池、Task（Runnable/Callable）、原子类和线程安全容器来代替传统的同步锁、wait和notify，以提升并发访问的性能、降低多线程编程的难度。

下面，针对新的线程并发包在Netty中的应用进行分析和说明，以期为大家的学习和应用提供指导。

首先看下线程安全容器在Netty中的应用。NioEventLoop是I/O线程，负责网络读写操作，同时也执行一些非I/O的任务。例如事件通知、定时任务执行等，因此，它需要一个任务队列来缓存这些Task。它的任务队列定义如图21-12所示。

图21-12  线程任务队列定义

它是一个ConcurrentLinkedQueue，我们看它的API说明，如图21-13所示。

图21-13  ConcurrentLinkedQueue线程安全文档

DOC文档明确说明这个类是线程安全的，因此，对它进行读写操作不需要加锁。下面我们继续看下队列中增加一个任务，如图21-14所示。

图21-14  ConcurrentLinkedQueue新增Task

读取任务，也不需要加锁，如图21-15所示。

图21-15  ConcurrentLinkedQueue读取Task

JDK的线程安全容器底层采用了CAS、volatile和ReadWriteLock实现，相比于传统重量级的同步锁，采用了更轻量、细粒度的锁，因此，性能会更高。合理地应用这些线程安全容器，不仅能提升多线程并发访问的性能，还能降低开发难度。

下面我们看看线程池在Netty中的应用，打开SingleThreadEventExecutor看它是如何定义和使用线程池的。

首先定义了一个标准的线程池用于执行任务，代码如下。

接着对它赋值并且进行初始化操作，代码如下。

执行任务代码如图21-16所示。

图21-16 SingleThreadEventExecutor任务执行

我们发现，实际上执行任务就是先把任务加入到任务队列中，然后判断线程是否已经启动循环执行，如果不是则需要启动线程。启动线程代码如图21-17所示。

实际上就是执行当前线程的run方法，循环从任务队列中获取Task并执行，我们看它的子类NioEventLoop的run方法就能一目了然，如图21-18所示。

如图21-19中框线内所示，循环从任务队列中获取任务并执行。

图21-17 SingleThreadEventExecutor启动新的线程

图21-18  按照I/O任务比例执行任务Task

图21-19  循环从任务队列中获取任务Task并执行

Netty对JDK的线程池进行了封装和改造，但是，本质上仍然是利用了线程池和线程安全队列简化了多线程编程。