前言

談到 JAVA 的線程池最熟悉的莫過于 ExecutorService 接口了，jdk1.5 新增的 java.util.concurrent 包下的這個(gè) api，大大的簡化了多線程代碼的開發(fā)。而不論你用 FixedThreadPool 還是 CachedThreadPool 其背后實(shí)現(xiàn)都是ThreadPoolExecutor。ThreadPoolExecutor 是一個(gè)典型的緩存池化設(shè)計(jì)的產(chǎn)物，因?yàn)槌刈佑写笮。?dāng)池子體積不夠承載時(shí)，就涉及到拒絕策略。JDK 中已經(jīng)預(yù)設(shè)了 4 種線程池拒絕策略，下面結(jié)合場景詳細(xì)聊聊這些策略的使用場景，以及我們還能擴(kuò)展哪些拒絕策略。

池化設(shè)計(jì)思想

池話設(shè)計(jì)應(yīng)該不是一個(gè)新名詞。我們常見的如 Java 線程池、JDBC 連接池、redis 連接池等就是這類設(shè)計(jì)的代表實(shí)現(xiàn)。這種設(shè)計(jì)會(huì)初始預(yù)設(shè)資源，解決的問題就是抵消每次獲取資源的消耗，如創(chuàng)建線程的開銷，獲取遠(yuǎn)程連接的開銷等。就好比你去食堂打飯，打飯的大媽會(huì)先把飯盛好幾份放那里，你來了就直接拿著飯盒加菜即可，不用再臨時(shí)又盛飯又打菜，效率就高了。除了初始化資源，池化設(shè)計(jì)還包括如下這些特征：池子的初始值、池子的活躍值、池子的最大值等，這些特征可以直接映射到 Java 線程池和數(shù)據(jù)庫連接池的成員屬性中。

線程池觸發(fā)拒絕策略的時(shí)機(jī)

和數(shù)據(jù)源連接池不一樣，線程池除了初始大小和池子最大值，還多了一個(gè)阻塞隊(duì)列來緩沖。數(shù)據(jù)源連接池一般請(qǐng)求的連接數(shù)超過連接池的最大值的時(shí)候就會(huì)觸發(fā)拒絕策略，策略一般是阻塞等待設(shè)置的時(shí)間或者直接拋異常。而線程池的觸發(fā)時(shí)機(jī)如下圖：

如圖，想要了解線程池什么時(shí)候觸發(fā)拒絕粗略，需要明確上面三個(gè)參數(shù)的具體含義，是這三個(gè)參數(shù)總體協(xié)調(diào)的結(jié)果，而不是簡單的超過最大線程數(shù)就會(huì)觸發(fā)線程拒絕粗略，當(dāng)提交的任務(wù)數(shù)大于 corePoolSize 時(shí)，會(huì)優(yōu)先放到隊(duì)列緩沖區(qū)，只有填滿了緩沖區(qū)后，才會(huì)判斷當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)是否大于 maxPoolSize，小于時(shí)會(huì)新建線程處理。大于時(shí)就觸發(fā)了拒絕策略，總結(jié)就是：當(dāng)前提交任務(wù)數(shù)大于（maxPoolSize + queueCapacity）時(shí)就會(huì)觸發(fā)線程池的拒絕策略了。

JDK內(nèi)置4種線程池拒絕策略

拒絕策略接口定義

在分析 JDK 自帶的線程池拒絕策略前，先看下 JDK 定義的拒絕策略接口，如下：

1public interface RejectedExecutionHandler {
2 void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);
3}

接口定義很明確，當(dāng)觸發(fā)拒絕策略時(shí)，線程池會(huì)調(diào)用你設(shè)置的具體的策略，將當(dāng)前提交的任務(wù)以及線程池實(shí)例本身傳遞給你處理，具體作何處理，不同場景會(huì)有不同的考慮，下面看 JDK 為我們內(nèi)置了哪些實(shí)現(xiàn)：

CallerRunsPolicy（調(diào)用者運(yùn)行策略）

 1 public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
2
3 public CallerRunsPolicy { }
4
5 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
6 if (!e.isShutdown) {
7 r.run;
8 }
9 }
10 }

功能：當(dāng)觸發(fā)拒絕策略時(shí)，只要線程池沒有關(guān)閉，就由提交任務(wù)的當(dāng)前線程處理。

使用場景：一般在不允許失敗的、對(duì)性能要求不高、并發(fā)量較小的場景下使用，因?yàn)榫€程池一般情況下不會(huì)關(guān)閉，也就是提交的任務(wù)一定會(huì)被運(yùn)行，但是由于是調(diào)用者線程自己執(zhí)行的，當(dāng)多次提交任務(wù)時(shí)，就會(huì)阻塞后續(xù)任務(wù)執(zhí)行，性能和效率自然就慢了。

AbortPolicy（中止策略）

 1 public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
2
3 public AbortPolicy { }
4
5 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
6 throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString +
7 " rejected from " +
8 e.toString);
9 }
10 }

功能：當(dāng)觸發(fā)拒絕策略時(shí)，直接拋出拒絕執(zhí)行的異常，中止策略的意思也就是打斷當(dāng)前執(zhí)行流程

使用場景：這個(gè)就沒有特殊的場景了，但是一點(diǎn)要正確處理拋出的異常。ThreadPoolExecutor 中默認(rèn)的策略就是AbortPolicy，ExecutorService 接口的系列 ThreadPoolExecutor 因?yàn)槎紱]有顯示的設(shè)置拒絕策略，所以默認(rèn)的都是這個(gè)。但是請(qǐng)注意，ExecutorService 中的線程池實(shí)例隊(duì)列都是無界的，也就是說把內(nèi)存撐爆了都不會(huì)觸發(fā)拒絕策略。當(dāng)自己自定義線程池實(shí)例時(shí)，使用這個(gè)策略一定要處理好觸發(fā)策略時(shí)拋的異常，因?yàn)樗麜?huì)打斷當(dāng)前的執(zhí)行流程。

DiscardPolicy（丟棄策略）

1 public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
2
3 public DiscardPolicy { }
4
5 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
6 }
7 }

功能：直接靜悄悄的丟棄這個(gè)任務(wù)，不觸發(fā)任何動(dòng)作

使用場景：如果你提交的任務(wù)無關(guān)緊要，你就可以使用它。因?yàn)樗褪莻€(gè)空實(shí)現(xiàn)，會(huì)悄無聲息的吞噬你的的任務(wù)。所以這個(gè)策略基本上不用了

DiscardOldestPolicy（棄老策略）

 1 public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
2
3 public DiscardOldestPolicy { }
4
5 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
6 if (!e.isShutdown) {
7 e.getQueue.poll;
8 e.execute(r);
9 }
10 }
11 }

功能：如果線程池未關(guān)閉，就彈出隊(duì)列頭部的元素，然后嘗試執(zhí)行

使用場景：這個(gè)策略還是會(huì)丟棄任務(wù)，丟棄時(shí)也是毫無聲息，但是特點(diǎn)是丟棄的是老的未執(zhí)行的任務(wù)，而且是待執(zhí)行優(yōu)先級(jí)較高的任務(wù)。基于這個(gè)特性，我能想到的場景就是，發(fā)布消息，和修改消息，當(dāng)消息發(fā)布出去后，還未執(zhí)行，此時(shí)更新的消息又來了，這個(gè)時(shí)候未執(zhí)行的消息的版本比現(xiàn)在提交的消息版本要低就可以被丟棄了。因?yàn)殛?duì)列中還有可能存在消息版本更低的消息會(huì)排隊(duì)執(zhí)行，所以在真正處理消息的時(shí)候一定要做好消息的版本比較

第三方實(shí)現(xiàn)的拒絕策略

Dubbo 中的線程拒絕策略

 1public class AbortPolicyWithReport extends ThreadPoolExecutor.AbortPolicy {
2
3 protected static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AbortPolicyWithReport.class);
4
5 private final String threadName;
6
7 private final URL url;
8
9 private static volatile long lastPrintTime = 0;
10
11 private static Semaphore guard = new Semaphore(1);
12
13 public AbortPolicyWithReport(String threadName, URL url) {
14 this.threadName = threadName;
15 this.url = url;
16 }
17
18 @Override
19 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
20 String msg = String.format("Thread pool is EXHAUSTED!" +
21 " Thread Name: %s, Pool Size: %d (active: %d, core: %d, max: %d, largest: %d), Task: %d (completed: %d)," +
22 " Executor status:(isShutdown:%s, isTerminated:%s, isTerminating:%s), in %s://%s:%d!",
23 threadName, e.getPoolSize, e.getActiveCount, e.getCorePoolSize, e.getMaximumPoolSize, e.getLargestPoolSize,
24 e.getTaskCount, e.getCompletedTaskCount, e.isShutdown, e.isTerminated, e.isTerminating,
25 url.getProtocol, url.getIp, url.getPort);
26 logger.warn(msg);
27 dumpJStack;
28 throw new RejectedExecutionException(msg);
29 }
30
31 private void dumpJStack {
32 //省略實(shí)現(xiàn)
33 }
34}

可以看到，當(dāng)dubbo的工作線程觸發(fā)了線程拒絕后，主要做了三個(gè)事情，原則就是盡量讓使用者清楚觸發(fā)線程拒絕策略的真實(shí)原因

輸出了一條警告級(jí)別的日志，日志內(nèi)容為線程池的詳細(xì)設(shè)置參數(shù)，以及線程池當(dāng)前的狀態(tài)，還有當(dāng)前拒絕任務(wù)的一些詳細(xì)信息。可以說，這條日志，使用dubbo的有過生產(chǎn)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的或多或少是見過的，這個(gè)日志簡直就是日志打印的典范，其他的日志打印的典范還有spring。得益于這么詳細(xì)的日志，可以很容易定位到問題所在
輸出當(dāng)前線程堆棧詳情，這個(gè)太有用了，當(dāng)你通過上面的日志信息還不能定位問題時(shí)，案發(fā)現(xiàn)場的dump線程上下文信息就是你發(fā)現(xiàn)問題的救命稻草，這個(gè)可以參考《dubbo線程池耗盡事件-"CyclicBarrier惹的禍"》
繼續(xù)拋出拒絕執(zhí)行異常，使本次任務(wù)失敗，這個(gè)繼承了JDK默認(rèn)拒絕策略的特性

Netty 中的線程池拒絕策略

 1 private static final class NewThreadRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
2 NewThreadRunsPolicy {
3 super;
4 }
5
6 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
7 try {
8 final Thread t = new Thread(r, "Temporary task executor");
9 t.start;
10 } catch (Throwable e) {
11 throw new RejectedExecutionException(
12 "Failed to start a new thread", e);
13 }
14 }
15 }

Netty 中的實(shí)現(xiàn)很像 JDK 中的 CallerRunsPolicy，舍不得丟棄任務(wù)。不同的是，CallerRunsPolicy 是直接在調(diào)用者線程執(zhí)行的任務(wù)。而 Netty是新建了一個(gè)線程來處理的。所以，Netty的實(shí)現(xiàn)相較于調(diào)用者執(zhí)行策略的使用面就可以擴(kuò)展到支持高效率高性能的場景了。但是也要注意一點(diǎn)，Netty的實(shí)現(xiàn)里，在創(chuàng)建線程時(shí)未做任何的判斷約束，也就是說只要系統(tǒng)還有資源就會(huì)創(chuàng)建新的線程來處理，直到new不出新的線程了，才會(huì)拋創(chuàng)建線程失敗的異常

ActiveMQ 中的線程池拒絕策略

 1 new RejectedExecutionHandler {
2 @Override
3 public void rejectedExecution(final Runnable r, final ThreadPoolExecutor executor) {
4 try {
5 executor.getQueue.offer(r, 60, TimeUnit.SECONDS);
6 } catch (InterruptedException e) {
7 throw new RejectedExecutionException("Interrupted waiting for BrokerService.worker");
8 }
9
10 throw new RejectedExecutionException("Timed Out while attempting to enqueue Task.");
11 }
12 });

activeMq中的策略屬于最大努力執(zhí)行任務(wù)型，當(dāng)觸發(fā)拒絕策略時(shí)，在嘗試一分鐘的時(shí)間重新將任務(wù)塞進(jìn)任務(wù)隊(duì)列，當(dāng)一分鐘超時(shí)還沒成功時(shí)，就拋出異常

PinPoint 中的線程池拒絕策略

 1public class RejectedExecutionHandlerChain implements RejectedExecutionHandler {
2 private final RejectedExecutionHandler handlerChain;
3
4 public static RejectedExecutionHandler build(List<RejectedExecutionHandler> chain) {
5 Objects.requireNon(chain, "handlerChain must not be ");
6 RejectedExecutionHandler handlerChain = chain.toArray(new RejectedExecutionHandler[0]);
7 return new RejectedExecutionHandlerChain(handlerChain);
8 }
9
10 private RejectedExecutionHandlerChain(RejectedExecutionHandler[] handlerChain) {
11 this.handlerChain = Objects.requireNon(handlerChain, "handlerChain must not be ");
12 }
13
14 @Override
15 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
16 for (RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler : handlerChain) {
17 rejectedExecutionHandler.rejectedExecution(r, executor);
18 }
19 }
20}

pinpoint的拒絕策略實(shí)現(xiàn)很有特點(diǎn)，和其他的實(shí)現(xiàn)都不同。他定義了一個(gè)拒絕策略鏈，包裝了一個(gè)拒絕策略列表，當(dāng)觸發(fā)拒絕策略時(shí)，會(huì)將策略鏈中的rejectedExecution依次執(zhí)行一遍

結(jié)語

前文從線程池設(shè)計(jì)思想，以及線程池觸發(fā)拒絕策略的時(shí)機(jī)引出java線程池拒絕策略接口的定義。并輔以JDK內(nèi)置4種以及四個(gè)第三方開源軟件的拒絕策略定義描述了線程池拒絕策略實(shí)現(xiàn)的各種思路和使用場景。希望閱讀此文后能讓你對(duì)java線程池拒絕策略有更加深刻的認(rèn)識(shí)，能夠根據(jù)不同的使用場景更加靈活的應(yīng)用。