Netty中的时间轮(v3.10.7)
在上一篇Netty中的时间轮(v3.2.5)中,讲解的版本是v3.2.5,它在MAVEN仓库中是可以找到的.这篇文章讲解的是3.x系列中目前最高的版本v3.10.7,它在MAVEN仓库中不存在,这个版本只在Netty源码中可以找到.讲解这个v3.10.7版本的目的是要和v3.2.5版本做个对比,看它们各自在时间轮上的实现差异.
在时间轮创建的底层,v3.10.7使用的是普通对象数组,而v3.2.5使用的是集合数组.
// v3.2.5版本中的时间轮底层存放任务的结构
final Set<HashedWheelTimeout>[] wheel;
// v3.10.7版本中的时间轮底层存放任务的结构
private final HashedWheelBucket[] wheel; //Bucket表示桶的意思在v3.2.5版本中,当提交一个任务的时候,任务是直接放入到时间轮上面去的.每个格子都指向一个HashMap,HashMap中存放着提交的任务.如下图
在v3.10.7版本中,当提交一个任务的时候,并不是立刻就放到时间轮上面,而是先放到一个队列中,之后每次执行任务的时候,从队列中最多取出100000个任务放到时间轮上.
接下来从源码的角度看下v3.10.7版本的实现.代码做了删减,只体现重点.
public HashedWheelTimer(
ThreadFactory threadFactory,
ThreadNameDeterminer determiner,
long tickDuration, TimeUnit unit, int ticksPerWheel) {
// 创建时间轮底层存储任务的数据结构
wheel = createWheel(ticksPerWheel);
mask = wheel.length - 1;
// 每个格子的时间
this.tickDuration = unit.toNanos(tickDuration);
// 时间轮处理任务的线程
workerThread = threadFactory.newThread(new ThreadRenamingRunnable(
worker, "Hashed wheel timer #" + id.incrementAndGet(),
determiner));
}
// 时间轮
private final HashedWheelBucket[] wheel;
// 存放任务的队列
private final Queue<HashedWheelTimeout> timeouts = new ConcurrentLinkedQueue<HashedWheelTimeout>();在构造方法中,会创建时间轮,它的底层就是一个对象数组.有一个timeouts的队列,用于存储外界提交的任务.
private static final class HashedWheelBucket {
// 时间轮上每个格子都是通过链表的方式,将每个任务'链'起来
private HashedWheelTimeout head;
private HashedWheelTimeout tail;
...
}外界提交任务的时候,代码如下
public Timeout newTimeout(TimerTask task, long delay, TimeUnit unit) {
long deadline = System.nanoTime() + unit.toNanos(delay) - startTime;
HashedWheelTimeout timeout = new HashedWheelTimeout(this, task, deadline);
// 将任务放入到队列中,并没有一开始就放到时间轮上
timeouts.add(timeout);
return timeout;
}时间轮执行任务,代码如下
public void run() {
startTime = System.nanoTime();
do {
final long deadline = waitForNextTick();
if (deadline > 0) {
// 将队列中的任务最多取100000放到时间轮上
transferTimeoutsToBuckets();
HashedWheelBucket bucket = wheel[(int) (tick & mask)];
// 执行时间轮上当前格子上的任务
bucket.expireTimeouts(deadline);
tick++;
}
} while (WORKER_STATE_UPDATER.get(HashedWheelTimer.this) == WORKER_STATE_STARTED);
}上一篇文章介绍过关于startTime,deadline的含义.这里再说一下
当时间轮启动的时候,虽然startTime = System.nanoTime(). 其实我们可以换个角度,在时间轮的世界里,startTime=0,因为世界才刚刚开始启动.
当一个任务要延时delay执行的时候,它在时间轮的世界里就已经被固定好位置了.随着时间轮的'转动',当时间'走'到相应的位置,就会执行符合条件的任务.
再看下任务提交时的关于deadline的概念
public Timeout newTimeout(TimerTask task, long delay, TimeUnit unit) {
// 每个任务的deadline都是相对时间,相对startTime而言的
long deadline = System.nanoTime() + unit.toNanos(delay) - startTime;
HashedWheelTimeout timeout = new HashedWheelTimeout(this, task, deadline);
timeouts.add(timeout);
return timeout;
}long deadline = System.nanoTime() + unit.toNanos(delay) - startTime 这行代码,它使用当前时间减去startTime时间,再加上延时时间delay. 表示的含义就是任务相对于起点(startTime那个时刻点)的位置.
关于时间轮,大家可以想象下卷尺.
时间轮在执行任务的时候,上面的代码有个waitForNextTick方法
private long waitForNextTick() {
long deadline = tickDuration * (tick + 1);
for (;;) {
final long currentTime = System.nanoTime() - startTime;
// 当当前时间等于deadline的时候,就会跳出循环
long sleepTimeMs = (deadline - currentTime + 999999) / 1000000;
if (sleepTimeMs <= 0) {
if (currentTime == Long.MIN_VALUE) {
return -Long.MAX_VALUE;
} else {
return currentTime;
}
}
try {
Thread.sleep(sleepTimeMs);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}用图形表示下上面这段代码的含义
只有当前时间currentTime等于deadline的时候,才会跳出循环.
跳出循环之后,接下来就会从任务队列中取出任务放到时间轮上.
private void transferTimeoutsToBuckets() {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
// 从队列中取出任务
HashedWheelTimeout timeout = timeouts.poll();
if (timeout == null) {
break;
}
if (timeout.state() == HashedWheelTimeout.ST_CANCELLED
|| !timeout.compareAndSetState(HashedWheelTimeout.ST_INIT, HashedWheelTimeout.ST_IN_BUCKET)) {
timeout.remove();
continue;
}
long calculated = timeout.deadline / tickDuration;
long remainingRounds = (calculated - tick) / wheel.length;
timeout.remainingRounds = remainingRounds;
final long ticks = Math.max(calculated, tick); // Ensure we don't schedule for past.
int stopIndex = (int) (ticks & mask);
// 将任务放到时间轮的当前格子中
HashedWheelBucket bucket = wheel[stopIndex];
bucket.addTimeout(timeout);
}
}最多取出100000个任务放到时间轮上.
接下来就是执行过期的任务
public void expireTimeouts(long deadline) {
HashedWheelTimeout timeout = head;
while (timeout != null) {
boolean remove = false;
if (timeout.remainingRounds <= 0) {
// 如果时间已经到了,则执行任务
if (timeout.deadline <= deadline) {
timeout.expire();
}
remove = true;
} else if (timeout.isCancelled()) {
remove = true;
} else {
timeout.remainingRounds --;
}
HashedWheelTimeout next = timeout.next;
if (remove) {
remove(timeout);
}
timeout = next;
}
}会遍历每个格子中的任务,如果任务超期了,则执行它.
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