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Tomcat如何修正JDK原生线程池Bug?

2024-12-14 01:44

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为提高处理能力和并发度,Web容器一般会把处理请求的任务放到线程池,而JDK的原生线程池先天适合CPU密集型任务,并不适合我们通常的 I/O 密集任务处理,于是Tomcat改造之。

Tomcat 线程池原理

其实ThreadPoolExecutor的参数主要有如下关键点:

而Tomcat对这俩资源都需要限制,否则高并发下CPU、内存都有被耗尽可能。因此Tomcat的线程池传参:

  1. // 定制的任务队列 
  2. taskqueue = new TaskQueue(maxQueueSize); 
  3.  
  4. // 定制的线程工厂 
  5. TaskThreadFactory tf = new TaskThreadFactory(namePrefix, 
  6.                                daemon, 
  7.                                getThreadPriority() 
  8. ); 
  9.  
  10. // 定制线程池 
  11. executor = new ThreadPoolExecutor(getMinSpareThreads(), 
  12.                   getMaxThreads(), 
  13.                      maxIdleTime,  
  14.                      TimeUnit.MILLISECONDS, 
  15.                      taskqueue, 
  16.                      tf); 

Tomcat对线程数也有限制,设置:

Tomcat线程池还有自己的特色任务处理流程,通过重写execute方法实现了自己的特色任务处理逻辑:

  1. 前corePoolSize个任务时,来一个任务就创建一个新线程
  2. 再有任务,就把任务放入任务队列,让所有线程去抢。若队列满,就创建临时线程
  3. 总线程数达到maximumPoolSize,则继续尝试把任务放入任务队列
  4. 若缓冲队列也满了,插入失败,执行拒绝策略

和 JDK 线程池的区别就在step3,Tomcat在线程总数达到最大数时,不是立即执行拒绝策略,而是再尝试向任务队列添加任务,添加失败后再执行拒绝策略。

具体又是如何实现的呢? 

  1. public void execute(Runnable command, long timeout, TimeUnit unit) { 
  2.     submittedCount.incrementAndGet(); 
  3.     try { 
  4.         // 调用JDK原生线程池的execute执行任务 
  5.         super.execute(command); 
  6.     } catch (RejectedExecutionException rx) { 
  7.        // 总线程数达到maximumPoolSize后,JDK原生线程池会执行默认拒绝策略 
  8.         if (super.getQueue() instanceof TaskQueue) { 
  9.             final TaskQueue queue = (TaskQueue)super.getQueue(); 
  10.             try { 
  11.                 // 继续尝试把任务放入任务队列 
  12.                 if (!queue.force(command, timeout, unit)) { 
  13.                     submittedCount.decrementAndGet(); 
  14.                     // 若缓冲队列还是满了,插入失败,执行拒绝策略。 
  15.                     throw new RejectedExecutionException("..."); 
  16.                 } 
  17.             }  
  18.         } 
  19.     } 

定制任务队列

Tomcat线程池的execute方法第一行:

  1. submittedCount.incrementAndGet(); 

任务执行失败,抛异常时,将该计数器减一:

  1. submittedCount.decrementAndGet(); 

Tomcat线程池使用 submittedCount 变量维护已提交到线程池,但未执行完的任务数量。

为何要维护这样一个变量呢?

Tomcat的任务队列TaskQueue扩展了JDK的LinkedBlockingQueue,Tomcat给了它一个capacity,传给父类LinkedBlockingQueue的构造器。

  1. public class TaskQueue extends LinkedBlockingQueue { 
  2.  
  3.   public TaskQueue(int capacity) { 
  4.       super(capacity); 
  5.   } 
  6.   ... 

capacity参数通过Tomcat的 maxQueueSize 参数设置,但maxQueueSize默认值为Integer.MAX_VALUE:这样,当前线程数达到核心线程数后,再来的任务,线程池会把任务添加到任务队列,并且总会成功,就永远无机会创建新线程了。

为此,TaskQueue重写了LinkedBlockingQueue#offer,在合适时机返回false,表示任务添加失败,线程池此时会创建新的线程。

什么叫合适时机?

  1. public class TaskQueue extends LinkedBlockingQueue { 
  2.  
  3.   ... 
  4.    @Override 
  5.   // 线程池调用任务队列的方法时,当前线程数 > core线程数 
  6.   public boolean offer(Runnable o) { 
  7.  
  8.       // 若线程数已达max,则不能创建新线程,只能放入任务队列 
  9.       if (parent.getPoolSize() == parent.getMaximumPoolSize())  
  10.           return super.offer(o); 
  11.            
  12.       // 至此,表明 max线程数 > 当前线程数 > core线程数 
  13.       // 说明可创建新线程: 
  14.        
  15.       // 1. 若已提交任务数 < 当前线程数 
  16.       //    表明还有空闲线程,无需创建新线程 
  17.       if (parent.getSubmittedCount()<=(parent.getPoolSize()))  
  18.           return super.offer(o); 
  19.            
  20.       // 2. 若已提交任务数 > 当前线程数 
  21.       //    线程不够用了,返回false去创建新线程 
  22.       if (parent.getPoolSize()
  23.           return false
  24.            
  25.       // 默认情况下总是把任务放入任务队列 
  26.       return super.offer(o); 
  27.   } 
  28.    

所以Tomcat维护 已提交任务数 是为了在任务队列长度无限时,让线程池还能有机会创建新线程。

 

来源:JavaEdge内容投诉

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