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背景
前段时间一个项目中因为涉及大量的线程开发,把jdk cocurrent的代码重新再过了一遍。这篇文章中主要是记录一下学习ThreadPoolExecutor过程中容易被人忽略的点,Doug Lea的整个类设计还是非常nice的
正文
先看一副图,描述了ThreadPoolExecutor的工作机制:
整个ThreadPoolExecutor的任务处理有4步操作:
第一步,初始的poolSize < corePoolSize,提交的runnable任务,会直接做为new一个Thread的参数,立马执行第二步,当提交的任务数超过了corePoolSize,就进入了第二步操作。会将当前的runable提交到一个block queue中第三步,如果block queue是个有界队列,当队列满了之后就进入了第三步。如果poolSize < maximumPoolsize时,会尝试new 一个Thread的进行救急处理,立马执行对应的runnable任务第四步,如果第三步救急方案也无法处理了,就会走到第四步执行reject操作。几点说明:(相信这些网上一搜一大把,我这里简单介绍下,为后面做一下铺垫) block queue有以下几种实现:1. ArrayBlockingQueue : 有界的数组队列2.LinkedBlockingQueue : 可支持有界/无界的队列,使用链表实现3.PriorityBlockingQueue : 优先队列,可以针对任务排序4.SynchronousQueue : 队列长度为1的队列,和Array有点区别就是:client thread提交到block queue会是一个阻塞过程,直到有一个worker thread连接上来poll task。RejectExecutionHandler是针对任务无法处理时的一些自保护处理:1. Reject 直接抛出Reject exception2. Discard 直接忽略该runnable,不可取3. DiscardOldest 丢弃最早入队列的的任务4. CallsRun 直接让原先的client thread做为worker线程,进行执行容易被人忽略的点: 1. pool threads启动后,以后的任务获取都会通过block queue中,获取堆积的runnable task. 所以建议: block size >= corePoolSize ,不然线程池就没任何意义2. corePoolSize 和maximumPoolSize的区别, 和大家正常理解的数据库连接池不太一样。 * 据dbcp pool为例,会有minIdle , maxActive配置。minIdle代表是常驻内存中的threads数量,maxActive代表是工作的最大线程数。* 这里的corePoolSize就是连接池的maxActive的概念,它没有minIdle的概念(每个线程可以设置keepAliveTime,超过多少时间多有任务后销毁线程,但不会固定保持一定数量的threads)。* 这里的maximumPoolSize,是一种救急措施的第一层。当threadPoolExecutor的工作threads存在满负荷,并且block queue队列也满了,这时代表接近崩溃边缘。这时允许临时起一批threads,用来处理runnable,处理完后立马退出。所以建议: maximumPoolSize >=corePoolSize =期望的最大线程数。 (我曾经配置了corePoolSize=1,maximumPoolSize=20, blockqueue为无界队列,最后就成了单线程工作的pool。典型的配置错误)3. 善用blockqueue和reject组合. 这里要重点推荐下CallsRun的Rejected Handler,从字面意思就是让调用者自己来运行。我们经常会在线上使用一些线程池做异步处理,比如我前面做的 (业务层)异步并行加载技术分析和设计,将原本串行的请求都变为了并行操作,但过多的并行会增加系统的负载(比如软中断,上下文切换)。所以肯定需要对线程池做一个size限制。但是为了引入异步操作后,避免因在block queue的等待时间过长,所以需要在队列满的时,执行一个callsRun的策略,并行的操作又转为一个串行处理,这样就可以保证尽量少的延迟影响。所以建议: RejectExecutionHandler =CallsRun , blockqueue size = 2 *poolSize (为啥是2倍poolSize,主要一个考虑就是瞬间高峰处理,允许一个thread等待一个runnable任务)Btrace容量规划
再提供一个btrace脚本,分析线上的thread pool容量规划是否合理,可以运行时输出poolSize等一些数据。
01
import
static
com.sun.btrace.BTraceUtils.addToAggregation;
02
import
static
com.sun.btrace.BTraceUtils.field;
03
import
static
com.sun.btrace.BTraceUtils.get;
04
import
static
com.sun.btrace.BTraceUtils.newAggregation;
05
import
static
com.sun.btrace.BTraceUtils.newAggregationKey;
06
import
static
com.sun.btrace.BTraceUtils.printAggregation;
07
import
static
com.sun.btrace.BTraceUtils.println;
08
import
static
com.sun.btrace.BTraceUtils.str;
09
import
static
com.sun.btrace.BTraceUtils.strcat;
10
11
import
java.lang.reflect.Field;
12
import
java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
13
14
import
com.sun.btrace.BTraceUtils;
15
import
com.sun.btrace.aggregation.Aggregation;
16
import
com.sun.btrace.aggregation.AggregationFunction;
17
import
com.sun.btrace.aggregation.AggregationKey;
18
import
com.sun.btrace.annotations.BTrace;
19
import
com.sun.btrace.annotations.Kind;
20
import
com.sun.btrace.annotations.Location;
21
import
com.sun.btrace.annotations.OnEvent;
22
import
com.sun.btrace.annotations.OnMethod;
23
import
com.sun.btrace.annotations.OnTimer;
24
import
com.sun.btrace.annotations.Self;
25
26
/**
27
* 并行加载监控
28
*
29
* @author jianghang 2011-4-7 下午10:59:53
30
*/
31
@BTrace
32
public
class
AsyncLoadTracer {
33
34
private
static
AtomicInteger rejecctCount = BTraceUtils.newAtomicInteger(
0
);
35
private
static
Aggregation histogram = newAggregation(AggregationFunction.QUANTIZE);
36
private
static
Aggregation average = newAggregation(AggregationFunction.AVERAGE);
37
private
static
Aggregation max = newAggregation(AggregationFunction.MAXIMUM);
38
private
static
Aggregation min = newAggregation(AggregationFunction.MINIMUM);
39
private
static
Aggregation sum = newAggregation(AggregationFunction.SUM);
40
private
static
Aggregation count = newAggregation(AggregationFunction.COUNT);
41
42
@OnMethod
(clazz =
"java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor"
, method =
"execute"
, location =
@Location
(value = Kind.ENTRY))
43
public
static
void
executeMonitor(
@Self
Object self) {
44
Field poolSizeField = field(
"java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor"
,
"poolSize"
);
45
Field largestPoolSizeField = field(
"java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor"
,
"largestPoolSize"
);
46
Field workQueueField = field(
"java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor"
,
"workQueue"
);
47
48
Field countField = field(
"java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue"
,
"count"
);
49
int
poolSize = (Integer) get(poolSizeField, self);
50
int
largestPoolSize = (Integer) get(largestPoolSizeField, self);
51
int
queueSize = (Integer) get(countField, get(workQueueField, self));
52
53
println(strcat(strcat(strcat(strcat(strcat(
"poolSize : "
, str(poolSize)),
" largestPoolSize : "
),
54
str(largestPoolSize)),
" queueSize : "
), str(queueSize)));
55
}
56
57
@OnMethod
(clazz =
"java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor"
, method =
"reject"
, location =
@Location
(value = Kind.ENTRY))
58
public
static
void
rejectMonitor(
@Self
Object self) {
59
String name = str(self);
60
if
(BTraceUtils.startsWith(name,
"com.alibaba.pivot.common.asyncload.impl.pool.AsyncLoadThreadPool"
)) {
61
BTraceUtils.incrementAndGet(rejecctCount);
62
}
63
}
64
65
@OnTimer
(
1000
)
66
public
static
void
rejectPrintln() {
67
int
reject = BTraceUtils.getAndSet(rejecctCount,
0
);
68
println(strcat(
"reject count in 1000 msec: "
, str(reject)));
69
AggregationKey key = newAggregationKey(
"rejectCount"
);
70
addToAggregation(histogram, key, reject);
71
addToAggregation(average, key, reject);
72
addToAggregation(max, key, reject);
73
addToAggregation(min, key, reject);
74
addToAggregation(sum, key, reject);
75
addToAggregation(count, key, reject);
76
}
77
78
@OnEvent
79
public
static
void
onEvent() {
80
BTraceUtils.truncateAggregation(histogram,
10
);
81
println(
"---------------------------------------------"
);
82
printAggregation(
"Count"
, count);
83
printAggregation(
"Min"
, min);
84
printAggregation(
"Max"
, max);
85
printAggregation(
"Average"
, average);
86
printAggregation(
"Sum"
, sum);
87
printAggregation(
"Histogram"
, histogram);
88
println(
"---------------------------------------------"
);
89
}
90
}
运行结果:
1
poolSize :
1
, largestPoolSize =
10
, queueSize =
10
2
reject count in
1000
msec:
0
说明:
1. poolSize 代表为当前的线程数
2. largestPoolSize 代表为历史最大的线程数
3. queueSize 代表blockqueue的当前堆积的size
4. reject count 代表在1000ms内的被reject的数量。一个今天胜过两个明天