Tomcat修正JDK原生線程池bug的實(shí)現(xiàn)原理

更新時(shí)間：2021年08月19日 10:33:21 作者：JavaEdge.

這篇文章主要介紹了Tomcat是如何修正JDK原生線程池bug的，本文通過實(shí)例代碼給大家介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下

為提高處理能力和并發(fā)度，Web容器一般會把處理請求的任務(wù)放到線程池，而JDK的原生線程池先天適合CPU密集型任務(wù)，于是Tomcat改造之。

Tomcat 線程池原理

其實(shí)ThreadPoolExecutor的參數(shù)主要有如下關(guān)鍵點(diǎn)：

限制線程個(gè)數(shù)

限制隊(duì)列長度

而Tomcat對這倆資源都需要限制，否則高并發(fā)下CPU、內(nèi)存都有被耗盡可能。
因此Tomcat的線程池傳參：

// 定制的任務(wù)隊(duì)列
taskqueue = new TaskQueue(maxQueueSize);

// 定制的線程工廠
TaskThreadFactory tf = new TaskThreadFactory(namePrefix,
							                 daemon,
							                 getThreadPriority()
);

// 定制線程池
executor = new ThreadPoolExecutor(getMinSpareThreads(),
								  getMaxThreads(),
				 			      maxIdleTime, 
				 			      TimeUnit.MILLISECONDS,
				 			      taskqueue,
				 			      tf);

Tomcat對線程數(shù)也有限制，設(shè)置：

核心線程數(shù)（minSpareThreads）
最大線程池?cái)?shù)（maxThreads）

Tomcat線程池還有自己的特色任務(wù)處理流程，通過重寫execute方法實(shí)現(xiàn)了自己的特色任務(wù)處理邏輯：

前corePoolSize個(gè)任務(wù)時(shí)，來一個(gè)任務(wù)就創(chuàng)建一個(gè)新線程
再有任務(wù)，就把任務(wù)放入任務(wù)隊(duì)列，讓所有線程去搶。若隊(duì)列滿，就創(chuàng)建臨時(shí)線程
總線程數(shù)達(dá)到maximumPoolSize，則繼續(xù)嘗試把任務(wù)放入任務(wù)隊(duì)列
若緩沖隊(duì)列也滿了，插入失敗，執(zhí)行拒絕策略

和 JDK 線程池的區(qū)別就在step3，Tomcat在線程總數(shù)達(dá)到最大數(shù)時(shí)，不是立即執(zhí)行拒絕策略，而是再嘗試向任務(wù)隊(duì)列添加任務(wù)，添加失敗后再執(zhí)行拒絕策略。

具體又是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

public void execute(Runnable command, long timeout, TimeUnit unit) {
    submittedCount.incrementAndGet();
    try {
        // 調(diào)用JDK原生線程池的execute執(zhí)行任務(wù)
        super.execute(command);
    } catch (RejectedExecutionException rx) {
       // 總線程數(shù)達(dá)到maximumPoolSize后，JDK原生線程池會執(zhí)行默認(rèn)拒絕策略
        if (super.getQueue() instanceof TaskQueue) {
            final TaskQueue queue = (TaskQueue)super.getQueue();
            try {
                // 繼續(xù)嘗試把任務(wù)放入任務(wù)隊(duì)列
                if (!queue.force(command, timeout, unit)) {
                    submittedCount.decrementAndGet();
                    // 若緩沖隊(duì)列還是滿了，插入失敗，執(zhí)行拒絕策略。
                    throw new RejectedExecutionException("...");
                }
            } 
        }
    }
}

定制任務(wù)隊(duì)列

Tomcat線程池的execute方法第一行：

submittedCount.incrementAndGet();

任務(wù)執(zhí)行失敗，拋異常時(shí)，將該計(jì)數(shù)器減一：

submittedCount.decrementAndGet();

Tomcat線程池使用 submittedCount 變量維護(hù)已提交到線程池，但未執(zhí)行完的任務(wù)數(shù)量。

為何要維護(hù)這樣一個(gè)變量呢？

Tomcat的任務(wù)隊(duì)列TaskQueue擴(kuò)展了JDK的LinkedBlockingQueue，Tomcat給了它一個(gè)capacity，傳給父類LinkedBlockingQueue的構(gòu)造器。

public class TaskQueue extends LinkedBlockingQueue<Runnable> {

  public TaskQueue(int capacity) {
      super(capacity);
  }
  ...
}

capacity參數(shù)通過Tomcat的maxQueueSize參數(shù)設(shè)置，但maxQueueSize默認(rèn)值Integer.MAX_VALUE：當(dāng)前線程數(shù)達(dá)到核心線程數(shù)后，再來任務(wù)的話線程池會把任務(wù)添加到任務(wù)隊(duì)列，并且總會成功，就永遠(yuǎn)無機(jī)會創(chuàng)建新線程了。

為解決該問題，TaskQueue重寫了LinkedBlockingQueue#offer，在合適時(shí)機(jī)返回false，表示任務(wù)添加失敗，這時(shí)線程池就會創(chuàng)建新線程。

什么叫合適時(shí)機(jī)？

public class TaskQueue extends LinkedBlockingQueue<Runnable> {

  ...
   @Override
  // 線程池調(diào)用任務(wù)隊(duì)列的方法時(shí)，當(dāng)前線程數(shù) ＞ core線程數(shù)
  public boolean offer(Runnable o) {

      // 若線程數(shù)已達(dá)max，則不能創(chuàng)建新線程，只能放入任務(wù)隊(duì)列
      if (parent.getPoolSize() == parent.getMaximumPoolSize()) 
          return super.offer(o);
          
      // 至此，表明 max線程數(shù) > 當(dāng)前線程數(shù) ＞ core線程數(shù)
      // 說明可創(chuàng)建新線程：
      
      // 1. 若已提交任務(wù)數(shù) ＜ 當(dāng)前線程數(shù)
      //    表明還有空閑線程，無需創(chuàng)建新線程
      if (parent.getSubmittedCount()<=(parent.getPoolSize())) 
          return super.offer(o);
          
      // 2. 若已提交任務(wù)數(shù) ＞ 當(dāng)前線程數(shù)
      //    線程不夠用了，返回false去創(chuàng)建新線程
      if (parent.getPoolSize()<parent.getMaximumPoolSize()) 
          return false;
          
      // 默認(rèn)情況下總是把任務(wù)放入任務(wù)隊(duì)列
      return super.offer(o);
  }
  
}

所以Tomcat維護(hù) 已提交任務(wù)數(shù) 是為了在任務(wù)隊(duì)列長度無限時(shí)，讓線程池還能有機(jī)會創(chuàng)建新線程。

到此這篇關(guān)于Tomcat是如何修正JDK原生線程池bug的的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Tomcat JDK原生線程池內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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