j.u.c系列（02）---线程池ThreadPoolExecutor---tomcat实现策略
写在前面
本文是以同tomcat 7.0.57。 jdk版本1.7.0_80为例。
线程池在tomcat中的创建实现为：
public abstract class AbstractEndpoint<S> { public void createExecutor() { internalExecutor = true; TaskQueue taskqueue = new TaskQueue(); TaskThreadFactory tf = new TaskThreadFactory(getName() + "-exec-", daemon, getThreadPriority()); executor = new ThreadPoolExecutor(getMinSpareThreads(), getMaxThreads(), 60, TimeUnit.SECONDS,taskqueue, tf); taskqueue.setParent( (ThreadPoolExecutor) executor); } }
同时（重点）：tomcat的线程池扩展了jdk的executor，而且队列用的是自己的task queue，因此其策略与jdk的有所不同，需要注意一下。
tomcat线程池策略
场景1：接受一个请求，此时tomcat启动的线程数还没有达到corePoolSize(tomcat里头叫minSpareThreads)，tomcat会启动一个线程来处理该请求；
场景2：接受一个请求，此时tomcat启动的线程数已经达到了corePoolSize，tomcat把该请求放入队列(offer)，如果放入队列成功，则返回，放入队列不成功，则尝试增加工作线程，在当前线程个数<maxThreads的时候，可以继续增加线程来处理，超过maxThreads的时候，则继续往等待队列里头放，等待队列放不进去，则抛出RejectedExecutionException；
值得注意的是，使用LinkedBlockingQueue的话，默认是使用Integer.MAX_VALUE，即无界队列(这种情况下如果没有配置队列的capacity的话，队列始终不会满，那么始终无法进入开启新线程到达maxThreads个数的地步，则此时配置maxThreads其实是没有意义的)。
而TaskQueue的队列capacity为maxQueueSize，默认也是Integer.MAX_VALUE。但是，其重写offer方法，当其线程池大小小于maximumPoolSize的时候，返回false，即在一定程度改写了队列满的逻辑，修复了使用LinkedBlockingQueue默认的capacity为Integer.MAX_VALUE的时候，maxThreads失效的"bug"。从而可以继续增长线程到maxThreads，超过之后，继续放入队列。
tomcat的线程池使用了自己扩展的taskQueue，而不是Executors工厂方法里头用的LinkedBlockingQueue。(主要是修改了offer的逻辑)TaskQueue实现的offer操作如下：
package org.apache.tomcat.util.threads; import java.util.Collection; import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; import java.util.concurrent.RejectedExecutionException; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class TaskQueue extends LinkedBlockingQueue<Runnable> {
private ThreadPoolExecutor parent = null; @Override public boolean offer(Runnable o) { //we can't do any checks if (parent==null) return super.offer(o); //we are maxed out on threads, simply queue the object if (parent.getPoolSize() == parent.getMaximumPoolSize()) return super.offer(o); //we have idle threads, just add it to the queue if (parent.getSubmittedCount()<(parent.getPoolSize())) return super.offer(o); //当其线程池大小小于maximumPoolSize的时候，返回false if (parent.getPoolSize()<parent.getMaximumPoolSize()) return false; //if we reached here, we need to add it to the queue return super.offer(o); } }
ThreadPoolExecutor的提交方法
这里改写了jdk线程池默认的Rejected规则，即catch住了RejectedExecutionException。正常jdk的规则是core线程数＋临时线程数 >maxSize的时候，就抛出RejectedExecutionException。这里catch住的话，继续往taskQueue里头放
package org.apache.tomcat.util.threads; import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.RejectedExecutionException; import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler; import java.util.concurrent.ThreadFactory; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; import org.apache.tomcat.util.res.StringManager; public class ThreadPoolExecutor extends java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor { /** * {@inheritDoc} */ @Override public void execute(Runnable command) { execute(command,0,TimeUnit.MILLISECONDS); } public void execute(Runnable command, long timeout, TimeUnit unit) { submittedCount.incrementAndGet(); try { super.execute(command); } catch (RejectedExecutionException rx) { if (super.getQueue() instanceof TaskQueue) { final TaskQueue queue = (TaskQueue)super.getQueue(); try { if (!queue.force(command, timeout, unit)) { submittedCount.decrementAndGet(); throw new RejectedExecutionException("Queue capacity is full."); } } catch (InterruptedException x) { submittedCount.decrementAndGet(); Thread.interrupted(); throw new RejectedExecutionException(x); } } else { submittedCount.decrementAndGet(); throw rx; } } } }
重点看下queue.force 方法
public boolean force(Runnable o, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { if ( parent.isShutdown() ) throw new RejectedExecutionException("Executor not running, can't force a command into the queue"); return super.offer(o,timeout,unit); //forces the item onto the queue, to be used if the task is rejected }
注意的是这里调用的super.offer(o,timeout,unit)，即LinkedBlockingQueue，只有当列满的时候，返回false，才会抛出重新抛出RejectedExecutionException。
这里改变了jdk的ThreadPoolExecutor的RejectedExecutionException抛出的逻辑，也就是超出了maxThreads不会抛出RejectedExecutionException，而是继续往队列丢任务，而taskQueue本身是无界的，因此可以默认几乎不会抛出RejectedExecutionException
回顾JDK线程池策略
- 每次提交任务时，如果线程数还没达到coreSize就创建新线程并绑定该任务。所以第coreSize次提交任务后线程总数必达到coreSize，不会重用之前的空闲线程。
- 线程数达到coreSize后，新增的任务就放到工作队列里，而线程池里的线程则努力的使用take()从工作队列里拉活来干。
- 如果队列是个有界队列，又如果线程池里的线程不能及时将任务取走，工作队列可能会满掉，插入任务就会失败，此时线程池就会紧急的再创建新的临时线程来补救。
- 临时线程使用poll(keepAliveTime，timeUnit)来从工作队列拉活，如果时候到了仍然两手空空没拉到活，表明它太闲了，就会被解雇掉。
- 如果core线程数＋临时线程数 >maxSize，则不能再创建新的临时线程了，转头执行RejectExecutionHanlder。默认的AbortPolicy抛RejectedExecutionException异常，其他选择包括静默放弃当前任务(Discard)，放弃工作队列里最老的任务(DisacardOldest)，或由主线程来直接执行(CallerRuns).
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService { public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); /* * Proceed in 3 steps: * * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to * start a new thread with the given command as its first * task. The call to addWorker atomically checks runState and * workerCount, and so prevents false alarms that would add * threads when it shouldn't, by returning false. * * 2. If a task can be successfully queued, then we still need * to double-check whether we should have added a thread * (because existing ones died since last checking) or that * the pool shut down since entry into this method. So we * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if * stopped, or start a new thread if there are none. * * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new * thread. If it fails, we know we are shut down or saturated * and so reject the task. */ int c = ctl.get(); if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } else if (!addWorker(command, false)) reject(command); } }
总结：
tomcat的线程池与jdk的使用无界LinkedBlockingQueue主要有如下两点区别：
- jdk的ThreadPoolExecutor的线程池增长策略是：如果队列是个有界队列，又如果线程池里的线程不能及时将任务取走，工作队列可能会满掉，插入任务就会失败，此时线程池就会紧急的再创建新的临时线程来补救。而tomcat的ThreadPoolExecutor使用的taskQueue，是无界的LinkedBlockingQueue，但是通过taskQueue的offer方法覆盖了LinkedBlockingQueue的offer方法，改写了规则，使得它也走jdk的ThreadPoolExecutor的有界队列的线程增长策略。
- jdk的ThreadPoolExecutor的线程池，当core线程数＋临时线程数 > maxSize，则不能再创建新的临时线程了，转头执行RejectExecutionHanlder。而tomcat的ThreadPoolExecutor则改写了这个规则，即catch住了RejectExecutionHanlder，继续往队列里头放，直到队列满了才抛出RejectExecutionHanlder。而默认taskQueue是无界的。
