AtomicIntegerFieldUpdater在内存优化中的实战-图文详解

迷南。 2024-03-30 11:34 96阅读 0赞

#### 1. 背景 ####

在很多项目中例如 `Netty、druid、DLedger` 中都能看到 `AtomicXXXFieldUpdater` 的身影,例如在Netty的 `HashedWheelTimer` 类中就有 `AtomicIntegerFieldUpdater` 代码的存在。又比如在druid中的[PR-165][]。大量的试用了`AtomicXXXFieldUpdater` 这一类相似的类。AtomicXXXFieldUpdater表示的是一系列类：

*  **AtomicIntegerFieldUpdater**
 *  **AtomicLongFieldUpdater**
 *  **AtomicReferenceFieldUpdater**

今天就来聊聊 **`AtomicXXXFieldUpdater`** 在内存优化中的实战，下面在笔者在 [DLedger(RocketMQ的一个组件)][DLedger_RocketMQ] 中对内存的优化，对应的[ISSUE\#189][ISSUE_189]和[PR-190][]

#### 2. 案例说明 ####

首先我们看一下这样的例子：

public class AtomicIntegerTest {
    
        final AtomicInteger startPosition = new AtomicInteger(0);
        final AtomicInteger wrotePosition = new AtomicInteger(0);
        final AtomicInteger committedPosition = new AtomicInteger(0);
        final AtomicInteger flushedPosition = new AtomicInteger(0);
    
        public static void main(String[] args) throws Exception{
            List<AtomicIntegerTest> list = new LinkedList<>();
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                list.add(new AtomicIntegerTest());
            }
            System.out.println("create instances 1000000");
            System.in.read();
        }
    
    }

然后使用 **`YourKit tools`** 工具进行分析(也可以使用其他的分析工具)。

![2cf527046e5a7c4e22b0d3202e0b11d4.png][]

从上图可以看出来**`AtomicInteger`** 大概占用了64M。而AtomicIntegerTest对象实例整个占用了96M.

然后用`AtomicIntegerFieldUpdater` 进行改造,如下例子：

public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {
    
        public static final AtomicIntegerFieldUpdater<AtomicIntegerFieldUpdaterTest> startPosition =  AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(AtomicIntegerFieldUpdaterTest.class,"startPositionInt");
        public static final AtomicIntegerFieldUpdater<AtomicIntegerFieldUpdaterTest> wrotePosition = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(AtomicIntegerFieldUpdaterTest.class,"wrotePositionInt");
        public static final AtomicIntegerFieldUpdater<AtomicIntegerFieldUpdaterTest> committedPosition = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(AtomicIntegerFieldUpdaterTest.class,"committedPositionInt");
        public static final AtomicIntegerFieldUpdater<AtomicIntegerFieldUpdaterTest> flushedPosition =AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(AtomicIntegerFieldUpdaterTest.class,"flushedPositionInt");
    
        private volatile int startPositionInt = 0;
        private volatile int wrotePositionInt = 0;
        private volatile int committedPositionInt = 0;
        private volatile int flushedPositionInt = 0;
    
        public static void main(String[] args) throws Exception{
            List<AtomicIntegerFieldUpdaterTest> list = new LinkedList<>();
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                list.add(new AtomicIntegerFieldUpdaterTest());
            }
            System.out.println("create instances 1000000");
            System.in.read();
        }
    
    }

使用使用 **`YourKit tools`** 工具进行分析结果如下：

![daf3ebff9fce749a7507847182b71964.png][]

AtomicIntegerFieldUpdaterTest整个对象大小的和为32M,相比之前的总共小了64M。大大的减少了内存的开销。

然后笔者对DLedger项目的DefaultMmapFile进行优化最终被Merge:

![a1a0b508ac343e1c9a31548103a9f02f.png][]

#### 3. AtomicXXXFieldUpdater如何使用 ####

*  **AtomicXXXFieldUpdater必须是静态变量**
 *  **被更新的变量必须被关键字volatile修饰**

例子如下：

#### 4. 使用AtomicXXXFieldUpdater后内存为什么会减少 ####

我们用上面的案例来进行分析使用AtomicXXXFieldUpdater后内存为什么会减少。

首先我们要知道的是一个对象内存组成，**`AtomicIntegerTest`**

**`AtomicIntegerTest`** 单个对象的大小是多少？如下图所示

![3a038500bd7f02ab7e1086afbdd884bc.png][]

而`AtomicIntegerFieldUpdaterTest`对象的大小：

![6f7d9cf5f8bd9446c40b4450ab1db3f4.png][]

少了64bytes。也就是少了 `AtomicInteger` 对象的大小。

#### 5. 总结 ####

`AtomicIntegerFieldUpdater`、`AtomicLongFieldUpdater`、`AtomicReferenceFieldUpdater` 合理的使用能够大大减少应用的内存消耗。特别是 AtomicInteger相对应的对象数量越多并且在实例化的对象也越多的情况下。与此同时也需要关注一下在使用 `AtomicXXXFieldUpdater` 的方式方法。

[PR-165]: https://github.com/alibaba/druid/pull/165/files
[DLedger_RocketMQ]: https://github.com/openmessaging/dledger
[ISSUE_189]: https://github.com/openmessaging/dledger/issues/189
[PR-190]: https://github.com/openmessaging/dledger/pull/190
[2cf527046e5a7c4e22b0d3202e0b11d4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/4b4527b1c5494334ae2ea92cd2fa6388.png
[daf3ebff9fce749a7507847182b71964.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/67f8b70b3bd44ddcae77698b20d447c5.png
[a1a0b508ac343e1c9a31548103a9f02f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/8ac4616be4df45d7a02bcb147017db7a.png
[3a038500bd7f02ab7e1086afbdd884bc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/244310dc2cb649be9bc91f335ad8b189.png
[6f7d9cf5f8bd9446c40b4450ab1db3f4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/cdf6fa1d1f654cf7b8764aedc5c2ffe3.png