概述
在JAVA的世界里,如果想并行的执行一些任务,可以使用ThreadPoolExecutor。
大部分情况下直接使用ThreadPoolExecutor就可以满足要求了,但是在某些场景下,比如瞬时大流量的,为了提高响应和吞吐量,最好还是扩展一下ThreadPoolExecutor。
全宇宙的JAVA IT人士应该都知道ThreadPoolExecutor的执行流程：
- core线程还能应付的,则不断的<font color="red">创建</font>新的线程;
- core线程无法应付,则将任务扔到队列里面;
- 队列满了(<font color="red">意味着插入任务失败</font>),则开始创建MAX线程,线程数达到MAX后,队列还一直是满的,则抛出RejectedExecutionException.
这个执行流程有个小问题,就是当core线程无法应付请求的时候,会<font color="red">立刻</font>将任务添加到队列中,如果队列非常长,而任务又非常多,那么将会有频繁的<font color="red">任务入队列</font>和<font color="red">任务出队列</font>的操作。
根据实际的压测发现,这种操作也是有一定消耗的。其实JAVA提供的SynchronousQueue队列是一个零长度的队列,任务都是直接由生产者递交给消费者,中间没有入队列的过程,可见JAVA API的设计者也是有考虑过入队列这种操作的开销。
另外，任务一多,立刻扔到队列里,而MAX线程又不干活,如果队列里面太多任务了,只有可怜的core线程在忙,也是会影响性能的。
当core线程无法应付请求的时候,能不能延后<font color="red">入队列</font>这个操作呢? 让MAX线程尽快启动起来,帮忙处理任务。
也即是说,当core线程无法应付请求的时候,如果当前线程池中的线程数量还小于MAX线程数的时候,继续创建新的线程处理任务,一直到线程数量到达MAX后,才将任务插入到队列里
我们通过覆盖队列的offer方法来实现这个目标。
@Override
public boolean offer(Runnable o) {
int currentPoolThreadSize = executor.getPoolSize();
//如果线程池里的线程数量已经到达最大,将任务添加到队列中
if (currentPoolThreadSize == executor.getMaximumPoolSize()) {
return super.offer(o);
}
//说明有空闲的线程,这个时候无需创建core线程之外的线程,而是把任务直接丢到队列里即可
if (executor.getSubmittedTaskCount() < currentPoolThreadSize) {
return super.offer(o);
}
//如果线程池里的线程数量还没有到达最大,直接创建线程,而不是把任务丢到队列里面
if (currentPoolThreadSize < executor.getMaximumPoolSize()) {
return false;
}
return super.offer(o);
}
注意其中的
if (executor.getSubmittedTaskCount() < currentPoolThreadSize) {
return super.offer(o);
}
是表示core线程仍然能处理的来,同时又有空闲线程的情况,将任务插入到队列中。 如何判断线程池中有空闲线程呢？ 可以使用一个计数器来实现,每当execute方法被执行的时候,计算器加1,当afterExecute被执行后,计数器减1.
@Override
public void execute(Runnable command) {
submittedTaskCount.incrementAndGet();
//代码未完整,待补充。。。。。
}
@Override
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
submittedTaskCount.decrementAndGet();
}
这样,当
executor.getSubmittedTaskCount() < currentPoolThreadSize
的时候,说明有空闲线程。
完整代码
EnhancedThreadPoolExecutor类
package executer;
import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class EnhancedThreadPoolExecutor extends java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor {
/**
* 计数器,用于表示已经提交到队列里面的task的数量,这里task特指还未完成的task。
* 当task执行完后,submittedTaskCount会减1的。
*/
private final AtomicInteger submittedTaskCount = new AtomicInteger(0);
public EnhancedThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, TaskQueue workQueue) {
super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
workQueue.setExecutor(this);
}
/**
* 覆盖父类的afterExecute方法,当task执行完成后,将计数器减1
*/
@Override
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
submittedTaskCount.decrementAndGet();
}
public int getSubmittedTaskCount() {
return submittedTaskCount.get();
}
/**
* 覆盖父类的execute方法,在任务开始执行之前,计数器加1。
*/
@Override
public void execute(Runnable command) {
submittedTaskCount.incrementAndGet();
try {
super.execute(command);
} catch (RejectedExecutionException rx) {
//当发生RejectedExecutionException,尝试再次将task丢到队列里面,如果还是发生RejectedExecutionException,则直接抛出异常。
BlockingQueue<Runnable> taskQueue = super.getQueue();
if (taskQueue instanceof TaskQueue) {
final TaskQueue queue = (TaskQueue)taskQueue;
if (!queue.forceTaskIntoQueue(command)) {
submittedTaskCount.decrementAndGet();
throw new RejectedExecutionException("队列已满");
}
} else {
submittedTaskCount.decrementAndGet();
throw rx;
}
}
}
}
TaskQueue
package executer;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.RejectedExecutionException;
public class TaskQueue extends LinkedBlockingQueue<Runnable> {
private EnhancedThreadPoolExecutor executor;
public TaskQueue(int capacity) {
super(capacity);
}
public void setExecutor(EnhancedThreadPoolExecutor exec) {
executor = exec;
}
public boolean forceTaskIntoQueue(Runnable o) {
if (executor.isShutdown()) {
throw new RejectedExecutionException("Executor已经关闭了,不能将task添加到队列里面");
}
return super.offer(o);
}
@Override
public boolean offer(Runnable o) {
int currentPoolThreadSize = executor.getPoolSize();
//如果线程池里的线程数量已经到达最大,将任务添加到队列中
if (currentPoolThreadSize == executor.getMaximumPoolSize()) {
return super.offer(o);
}
//说明有空闲的线程,这个时候无需创建core线程之外的线程,而是把任务直接丢到队列里即可
if (executor.getSubmittedTaskCount() < currentPoolThreadSize) {
return super.offer(o);
}
//如果线程池里的线程数量还没有到达最大,直接创建线程,而不是把任务丢到队列里面
if (currentPoolThreadSize < executor.getMaximumPoolSize()) {
return false;
}
return super.offer(o);
}
}
TestExecuter
package executer;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TestExecuter {
private static final int CORE_SIZE = 5;
private static final int MAX_SIZE = 10;
private static final long KEEP_ALIVE_TIME = 30;
private static final int QUEUE_SIZE = 5;
static EnhancedThreadPoolExecutor executor = new EnhancedThreadPoolExecutor(CORE_SIZE,MAX_SIZE,KEEP_ALIVE_TIME, TimeUnit.SECONDS , new TaskQueue(QUEUE_SIZE));
public static void main(String[] args){
for (int i = 0; i < 15; i++) {
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.currentThread().sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
System.out.println("线程池中现在的线程数目是："+executor.getPoolSize()+", 队列中正在等待执行的任务数量为："+ executor.getQueue().size());
}
}
}
先运行一下代码,看看是否如何预期。直接执行TestExecuter类中的main方法,运行结果如下:
线程池中现在的线程数目是：1, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：2, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：3, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：4, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：5, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：6, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：7, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：8, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：9, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：10, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：10, 队列中正在等待执行的任务数量为：1
线程池中现在的线程数目是：10, 队列中正在等待执行的任务数量为：2
线程池中现在的线程数目是：10, 队列中正在等待执行的任务数量为：3
线程池中现在的线程数目是：10, 队列中正在等待执行的任务数量为：4
线程池中现在的线程数目是：10, 队列中正在等待执行的任务数量为：5
可以看到当线程数增加到core数量的时候,队列中是没有任务的。一直到线程数量增加到MAX数量,也即是10的时候,队列中才开始有任务。符合我们的预期。
如果我们注释掉TaskQueue类中的offer方法,也即是不覆盖队列的offer方法,那么运行结果如下:
线程池中现在的线程数目是：1, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：2, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：3, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：4, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：5, 队列中正在等待执行的任务数量为：0
线程池中现在的线程数目是：5, 队列中正在等待执行的任务数量为：1
线程池中现在的线程数目是：5, 队列中正在等待执行的任务数量为：2
线程池中现在的线程数目是：5, 队列中正在等待执行的任务数量为：3
线程池中现在的线程数目是：5, 队列中正在等待执行的任务数量为：4
线程池中现在的线程数目是：5, 队列中正在等待执行的任务数量为：5
线程池中现在的线程数目是：6, 队列中正在等待执行的任务数量为：5
线程池中现在的线程数目是：7, 队列中正在等待执行的任务数量为：5
线程池中现在的线程数目是：8, 队列中正在等待执行的任务数量为：5
线程池中现在的线程数目是：9, 队列中正在等待执行的任务数量为：5
线程池中现在的线程数目是：10, 队列中正在等待执行的任务数量为：5
可以看到当线程数增加到core数量的时候,队列中已经有任务了。
进一步思考
在使用ThreadPoolExecutor的时候,如果发生了RejectedExecutionException,该如何处理？本文中的代码是采用了重新将任务尝试插入到队列中,如果还是失败则直接将reject异常抛出去。
@Override
public void execute(Runnable command) {
submittedTaskCount.incrementAndGet();
try {
super.execute(command);
} catch (RejectedExecutionException rx) {
//当发生RejectedExecutionException,尝试再次将task丢到队列里面,如果还是发生RejectedExecutionException,则直接抛出异常。
BlockingQueue<Runnable> taskQueue = super.getQueue();
if (taskQueue instanceof TaskQueue) {
final TaskQueue queue = (TaskQueue)taskQueue;
if (!queue.forceTaskIntoQueue(command)) {
submittedTaskCount.decrementAndGet();
throw new RejectedExecutionException("队列已满");
}
} else {
submittedTaskCount.decrementAndGet();
throw rx;
}
}
}
TaskQueue类提供了forceTaskIntoQueue方法,将任务插入到队列中。
还有另一种解决方案,就是使用另外一个线程池来执行任务,当第一个线程池抛出Reject异常时,catch住它,并使用第二个线程池处理任务。
