扩展 ThreadPoolExecutor 的一种办法

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扩展 ThreadPoolExecutor 的一种办法

2017 年 12 月 21 日 ImportNew

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来源：Sam哥哥，

blog.csdn.net/linsongbin1/article/details/78275283

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,则不断的创建新的线程;
core线程无法应付,则将任务扔到队列里面;
队列满了(意味着插入任务失败),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,会立刻将任务添加到队列中,如果队列非常长,而任务又非常多,那么将会有频繁的任务入队列和任务出队列的操作。

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,能不能延后入队列这个操作呢? 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;

}

}

}