java多線程&&Jmeter壓測實現

標籤：jmeter源碼   多線程   安全執行緒   java   

筆者最近在看jmeter源碼，對多執行緒部分的瞭解記錄如下。

Part1 線程與多線程概念

提到線程先來看一下進程（線程的容器）的概念，進程是一個具有獨立功能的程式關於某個資料集合的一次運行活動。它可以申請和擁有系統資源，是一個動態概念，是一個活動的實體。它不只是程式的代碼，還包括當前的活動，通過程式計數器的值和處理寄存器的內容來表示。

對於jmeter來說，運行中的jmeter程式執行個體便是一個進程。而該進程中會包含大量線程。

線程是程式執行流的最小單位，是一組命令的集合。在jmeter中一個線程可以用來執行一個測試案例。在起停等基本屬性設定的基礎上，線程運行時會根據testtree解析出的sample取樣器按需執行流程中包含的測試請求。

不同的資料中對線程狀態有不完全相同的描述，基本上分為五種狀態：建立 開始（等待） 運行 掛起 和 停止。

在jmeter/壓測寶中，需要有高並發性，大量的線程並存執行，其中每個線程代表一個VU。這就涉及到多線程的概念。

對於多線程，在java中有兩種實現方式，即，一種是通過繼承thread類；另一種是實現Runnable介面。由於java單繼承機制，繼承thread實現有更多的局限性，一般採用Runnable介面方式。同時，實現了Runnable介面的類，可以通過thread類構造方法public Thread(Runnable target) 來轉化運行。

Jmeter中線程的實現也是採用了Runnable介面方式。

並發大量線程執行相同任務，需要統一管理配置多線程的狀態，便需要引入線程組（threadgroup）的概念。

<Ps：實現Runnable介面比繼承Thread類所具有的優勢：

1）：適合多個相同的程式碼的線程去處理同一個資源

2）：可以避免java中的單繼承的限制

3）：增加程式的健壯性，代碼可以被多個線程共用，代碼和資料獨立。>

 

Part2：線程組

Java中有threadgroup的概念，ThreadGroup是一個類，它的目的是提供關於線程組的資訊。ThreadGroup API比較薄弱，它並沒有比Thread提供了更多的功能。它有兩個主要的功能：一是擷取線程組中處於活躍狀態線程的列表；二是為線程設定捕獲異常處理器。

而這薄弱的API不能滿足JMeter的需求，所以JMeter是自訂的threadgroup類。用來實現對一組線程（也就是一個測試執行個體的並發線程）的管理。它針對線程組的各項屬性，如線程的延時啟動時間/開始時間/結束時間/線程總數/正在啟動並執行線程數/線程啟動時間間隔進行設定。當有線程延時啟動時，先建立等量守護線程，由守護線程根據時間建立對應的使用者線程並依次啟動；沒有延時啟動時，直接建立使用者線程並依次啟動。

另外，線程組提供scheduleThread（This will schedule the time for the JMeterThread.），對線程啟動進行時間安排；並能夠控制線程的相關方法：啟動 暫停 停止 等待停止線程， 擷取活動的線程數等。

 上面提到，實現runnable介面的方式適合多個相同的程式碼的線程去處理同一個資源。多線程共用資源便容易引起安全執行緒問題。

 

Part3：安全執行緒

安全執行緒問題產生原理：

線程的工作原理，jvm有一個main   memory，而每個線程有自己的working   memory，一個線程對一個variable進行操作時，都要在自己的working   memory裡面建立一個copy，操作完之後再寫入main   memory。多個線程同時操作同一個variable，就可能會出現不可預知的結果。

比如，兩個線程同時為一個數組添加項，當前數組長度為0.兩個線程同時對其操作，會分別在自己的工作記憶體中拷貝一份進行添加。兩線程分別添加完返回，此時數組長度已經是2，但是每個線程返回的數組長度依然是1，這就引發了問題。

Jmeter中保證安全執行緒的方式：

一）在start方法執行之前定義好線程內部的變數；

Eg ：

啟動時間 終止時間等參數是通過第一種賦值，如下jmeter源碼描述：

The following variables are set by StandardJMeterEngine.

This is done before start() is called, so the values will be published to the thread safely

線程的變數是在start方法執行之前，這樣保證變數的作用範圍僅限於線程內。

二）用volatile關鍵字來標識線程共用的變數（PS：當我們使用volatile關鍵字去修飾變數的時候，所以線程都會直接讀取該變數並且不緩衝它）；

     Eg：

線程共用的變數如running /onErrorStopTest等是採用volatile關鍵字。

 

 

三）通過synchronized同步代碼塊或方法體（PS：用synchronized的關鍵是建立一個monitor，這個monitor可以是要修改的variable也可以其他你認為合適的object比如method，然後通過給這個monitor加鎖來實現安全執行緒，每個線程在獲得這個鎖之後，要執行完  從mainmemory  load到workingmemory   －>   use&assign   －>   store到mainmemory   的過程，才會釋放它得到的鎖。這樣就實現了所謂的安全執行緒。）；

    Eg：

對於方法/代碼塊，如 static synchronized void incrNumberOfThreads()新增活動線程方法等，多線程共用的代碼，需要用synchronized 進行同步。

筆者對多線程瞭解尚淺，文中不當之處敬請指正，萬分感謝！

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