多线程与高并发编程（九）

一、JMH（测试方法工具）简单介绍

链接: http://openjdk.java.net/projects/code-tools/jmh/.
JMH是基于注解的测试插件

1. 测试准备步骤

  引入maven依赖
  IDEA安装 JMH plugin插件
  打开运行程序注解配置setting->Build,…-> compiler -> Annotation Processors -> Enable Annotation Processing
  定义一个类PS 处理计算
  写单元测试类PSTest（运行类） 【一定写在Test-java目录下
才可以运行】
  直接run运行PSTest
  若出现如下异常（默认要往C盘写入测试报告，对于windows而言很私密目录不允许写）

ERROR: org.openjdk.jmh.runner.RunnerException: ERROR: Exception while trying to acquire the JMH lock (C:\WINDOWS\/jmh.lock): C:\WINDOWS\jmh.lock (拒绝访问。), exiting. Use -Djmh.ignoreLock=true to forcefully continue.
at org.openjdk.jmh.runner.Runner.run(Runner.java:216)
at org.openjdk.jmh.Main.main(Main.java:71)

  点开Edit configurations->Environment variables点开->include system…勾上 （加载进入系统环境变量，系统环境变量中的TEMP目录中去写）
  重新运行成功

2. 注解

  @Benchmark 启用JMH测试
  @Warmup(iterations = 1, time = 3) 预热，虚拟机先起来，调用iterations次方法，每调一次等待time秒钟，因为jvm对特定代码会优化所以预热很重要
  @Fork(nums) 起nums个线程去执行这个程序
  @BenchmarkMode(Mode.Throughput) 执行模式，左侧是吞吐量（每秒执行多少次）
  @Measurement(iterations = 1, time = 3) 整个测试重复iterations次，每调一次等待time秒

二、Disruptor

  速度最快的MQ，性能极高，内部全是cas，单机（内存中的高效率队列，跟redis）

1. 特点：无锁高并发，使用环形Buffer，直接覆盖（不清除）旧的数据，降低GC频率，实现了基于事件的生产者消费者模式（观察者模式）。

  对比ConcurrentLinkedQueue（链表实现），在遍历上来讲链表性能低于数组。
  JDK中没有ConcurrentArrayQueue（数组实现），因为数组的长度是固定的，每次增加长度实际上都是新建一个更长的数组然后将数据复制进来。

2. RingBuffer结构：disruptor是利用数组实现的，而且是首尾相连的环形结构（RingBuffer），内部维护一个sequence（代表下一个有效元素的位置），就这一个指针然后旋转指向下一个位置，加了一圈之后再加就会覆盖原有

  总结：二进制的计算速度更快，而且转了一圈过后只会覆盖元素，所以没必要像链表一样维护头尾两个指针，只要维护一个就行了，综上所述ringBuffer的性能更强。
  这里的覆盖只是原理是这样，实际上在生产中生产满了，当下一个即将覆盖的时候，发现消费者还没取走第一个商品，则不继续生产覆盖第一个，执行等待策略（一共八种，最常见的为BlockingWait，阻塞等待），等什么时候消费者拿走了数据然后唤醒生产填补空位。
  这个sequence指针的实现源码有一段：

，前面声明7个long类型（8字节），后面声明7个long，保证cursor不管跟前面的对齐还是后面的对齐，一定是自己在一个缓存行内，所以效率十分高。

3. 使用

  环形队列中的元素实际上是一个个Event对象的引用。
  在new出来这个disruptor之后，会提前分配内存空间。
 步骤：
  定义Event，环形队列中的元素（生产的产品）
  定义Event工厂，用于填充队列。
  定义EventHandler（消费者），处理容器中的元素

public class LongEvent {
    private long value;

    public long getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(long value) {
        this.value = value;
    }
}

public class LongEventFactory implements EventFactory {
    public LongEvent newInstance() {
        return new LongEvent();
    }
}

public class LongEventHandler implements EventHandler {
    public void onEvent(LongEvent longEvent, long l, boolean b) throws Exception {
        System.out.println(longEvent.getValue());
    }
}

public class LongEventProducer {
    private final RingBuffer ringBuffer;

    public LongEventProducer(RingBuffer ringBuffer) {
        this.ringBuffer = ringBuffer;
    }

    public void onData(ByteBuffer buffer) {
        long sequence = ringBuffer.next();
        try {
            LongEvent event = ringBuffer.get(sequence);
            event.setValue(buffer.getLong(0));
        } finally {
            ringBuffer.publish(sequence);
        }
    }

  上为声明准备类，下为主方法：

public static void main(String[] args) {
    //Executor executor = Executors.newCachedThreadPool();

    LongEventFactory factory = new LongEventFactory();

    //must be power of 2
    int ringBufferSize = 1024;

    Disruptor disruptor = new Disruptor(factory, ringBufferSize, Executors.defaultThreadFactory());

    disruptor.handleEventsWith(new LongEventHandler());

    disruptor.start();

    RingBuffer ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();

    LongEventProducer producer = new LongEventProducer(ringBuffer);

    ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(8);

    for(long l = 0; l<100; l++) {
        bb.putLong(0, l);

        producer.onData(bb);

        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    disruptor.shutdown();
}

4. 生产者线程模式：

  ProducerType生产者线程模式一共有2种：
  ProducerType有两种模式 Producer.MULTI和Producer.SINGLE
  默认是MULTI，表示在多线程模式下产生sequence
  如果确认是单线程生产者，那么可以指定SINGLE，效率会提升
  如果是多个生产者（多线程），但模式指定为SINGLE，会出什么问题呢？

5. 等待策略

  ①，(常用）BlockingWaitStrategy：通过线程阻塞的方式，等待生产者唤醒，被唤醒后，再循环检查依赖的sequence是否已经消费
  ② BusySpinWaitStrategy：线程一直自旋等待，可能比较耗cpu
  ③ LiteBlockingWaitStrategy：线程阻塞等待生产者唤醒，与BlockingWaitStrategy相比，区别在signalNeeded.getAndSet,如果两个线程同时访问一个访问waitfor,一个访问signalAll时，可以减少lock加锁次数
  ④ LiteTimeoutBlockingWaitStrategy：与LiteBlockingWaitStrategy相比，设置了阻塞时间，超过时间后抛异常
  ⑤ PhasedBackoffWaitStrategy：根据时间参数和传入的等待策略来决定使用哪种等待策略
  ⑥ TimeoutBlockingWaitStrategy：相对于BlockingWaitStrategy来说，设置了等待时间，超过后抛异常
  ⑦ （常用）YieldingWaitStrategy：尝试100次，然后Thread.yield()让出cpu
  ⑧ （常用）SleepingWaitStrategy : sleep

6. 多个消费者模式

    LongEventHandler h1 = new LongEventHandler();
    LongEventHandler h2 = new LongEventHandler();
    disruptor.handleEventsWith(h1, h2...)//传入多个消费者（多线程）

7. 出异常情况处理

    EventHandler h1 = (event, sequence, end) -> {
        sout(event);
        throw new Exception("消费者出异常");
    }
    disruptor.handleEventsWith(h1);

    disruptor.handleExceptionsFor(h1).with(new ExcetionHandler()     {
        @Override
        public void handleEventExceition(Throwable throwable, long l, longEvent longEvent) {
            throwable.printStackTrace();        
        }

            @Override
        public void handleOnStartExceition(Throwable throwable) {
                sout("Exception Start to Hanled!");      
        }

        @Override
        public void handleOnShutDownExceition(Throwable throwable) {
                sout("Exception shutDown to Hanled!");      
        }
    })

  调用.handleExceptionsFor(h1).with()并重写以上三个方法，方法内处理。