源码分析Dubbo线程池实现原理

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作者简介:《RocketMQ技术内幕》作者

本文主要分析Dubbo线程池的构建过程,主要介绍官方文档中有关于ThreadPool的种类:

  • fixed
    固定大小线程池,启动时建立线程,不关闭,一致持有。(缺省)

  • cached
    缓存线程池,空闲一分钟,线程会消费,需要时重新创建新线程。

  • limited
    可伸缩线程池,但池中的线程数只会增长不会收缩。

  • eager
    优先使用线程来执行新提交任务。(渴望立即执行,而不是进入队列排队执行)。
    配置标签:< dubbo:protocol threadpool = "fixed" ../>

由于各种类型的线程池,内部是根据规则创建不同的ThreadPoolExecutor对象,那我们先简单回顾一下线程池的基本知识。

线程池核心属性

  • int corePoolSize
    线程池核心线程数、常驻线程数

  • int maximumPoolSize
    线程池中最大线程数量

  • long keepAliveTime                                    
    线程保持活跃时间,(如果线程创建,并空闲指定值后,线程会被回收,0表示不开启该特性,其范围针对超过corePoolSize的线程)

  • TimeUnit unit

    keepAliveTime的时间单位。

  • BlockingQueue< Runnable> workQueue
    任务队列

  • ThreadFactory threadFactory
    线程工厂类,一般通过该线程工厂,为线程命名,以便区分线程。

  • RejectedExecutionHandler handler)
    拒绝策略。

线程池任务提交流程

  1. 如果线程池中线程数量小于corePoolSize,则创建一个线程来执行该任务。

  2. 如果线程池中的线程大于等于corePoolSize,则尝试将任务放入队列中。

  3. 如果成功将任务放入队列,则本次提交任务正常结束,如果放入任务队列失败则继续下一步。

  4. 如果线程池中的线程数量小于最大线程数,则创建先的线程,否则执行拒绝策略。

更多有关线程池,请参考作者的另外一篇博文:https://blog.csdn.net/prestigeding/article/details/53929713

解析来我们将一一分析Dubbo支持的线程池类型。

fixed

固定大小线程池。

 1public class FixedThreadPool implements ThreadPool {
2    @Override
3    public Executor getExecutor(URL url) {
4        String name = url.getParameter(Constants.THREAD_NAME_KEY, Constants.DEFAULT_THREAD_NAME);
5        int threads = url.getParameter(Constants.THREADS_KEY, Constants.DEFAULT_THREADS);
6        int queues = url.getParameter(Constants.QUEUES_KEY, Constants.DEFAULT_QUEUES);
7        return new ThreadPoolExecutor(threads, threads, 0, TimeUnit.MILLISECONDS,
8                queues == 0 ? new SynchronousQueue<Runnable>() :
9                        (queues < 0 ? new LinkedBlockingQueue<Runnable>()
10                                : new LinkedBlockingQueue<Runnable>(queues)),
11                new NamedThreadFactory(name, true), new AbortPolicyWithReport(name, url));
12    }
13}

实现要点:
  1、首先获取可配置参数threadname、threads、queues三个参数,分别代表线程池中线程名前缀、线程中最大线程数量、任务队列长度。

  2、要实现fixed固定大小线程池,故名思议,就是线程池自创建以来,线程数量始终保持一致。其实现要点是,corePoolSize、maximumPoolSize相等,并且其值等于threads(默认200),并且keepAliveTime=0,表示线程始终活跃。

  3、任务队列,如果queues 为0,则使用SynchronousQueue,如果小于0,则使用无界队列,如果大于0,则创建容量为LinkedBlockingQueue的队列,超过容量,则拒绝入队。

4、线程工厂,NamedThreadFactory,主要设置线程名称,默认为Dubbo-thread-序号。

5、拒绝策略AbortPolicyWithReport,其主要是如果拒绝任务,首先会打印出详细日志,包含线程池的核心参数,并且会dump jstack日志,日志文件默认存储在user.home/Dubbo_JStack.log.timestamp,可以通过dump.directory属性配置,可通过<dubbo:protocol> <dubbo:parameter key =“” value = ""/> < /dubbo:protocol>。

与该线程池相关的配置属性:threadname、theadpool、threads、queues。

这里再简单介绍如果队列长度为0(默认),为什么是选用SynchronousQueue队列。

SynchronousQueue的一个简单理解:调用offer、put之前,必须先调用take,也就是先调用take方法的线程阻塞,然后当别的线程调用offer之后,调用take的线程被唤醒,如果没有线程调用take方法,一个线程调用offer方法,则会返回false,并不会将元素添加到SynchronousQueue队列中,因为SynchronousQueue内部的队列长度为0。

cached

缓存线程池,线程空闲后会被回收。

 1public class CachedThreadPool implements ThreadPool {
2    @Override
3    public Executor getExecutor(URL url) {
4        String name = url.getParameter(Constants.THREAD_NAME_KEY, Constants.DEFAULT_THREAD_NAME);
5        int cores = url.getParameter(Constants.CORE_THREADS_KEY, Constants.DEFAULT_CORE_THREADS);
6        int threads = url.getParameter(Constants.THREADS_KEY, Integer.MAX_VALUE);
7        int queues = url.getParameter(Constants.QUEUES_KEY, Constants.DEFAULT_QUEUES);
8        int alive = url.getParameter(Constants.ALIVE_KEY, Constants.DEFAULT_ALIVE);
9        return new ThreadPoolExecutor(cores, threads, alive, TimeUnit.MILLISECONDS,
10                queues == 0 ? new SynchronousQueue<Runnable>() :
11                        (queues < 0 ? new LinkedBlockingQueue<Runnable>()
12                                : new LinkedBlockingQueue<Runnable>(queues)),
13                new NamedThreadFactory(name, true), new AbortPolicyWithReport(name, url));
14    }
15}

实现要点:既然要实现线程可以被回收,则必然要设置keepAliveTime。
故对应线程池核心参数设置,对应如下:

  • corePoolSize:通过参数corethreads设置,默认为0

  • maximumPoolSize:通过参数threads设置,默认200

  • keepAliveTime:通过参数alive设置,默认为60 * 1000

  • workQueue  :通过queues参数设置,默认为0

  • 其他与fixed相同,则不重复介绍

limited

可伸缩线程池,其特征:线程数只增不减。

 1public class LimitedThreadPool implements ThreadPool {
2    @Override
3    public Executor getExecutor(URL url) {
4        String name = url.getParameter(Constants.THREAD_NAME_KEY, Constants.DEFAULT_THREAD_NAME);
5        int cores = url.getParameter(Constants.CORE_THREADS_KEY, Constants.DEFAULT_CORE_THREADS);
6        int threads = url.getParameter(Constants.THREADS_KEY, Constants.DEFAULT_THREADS);
7        int queues = url.getParameter(Constants.QUEUES_KEY, Constants.DEFAULT_QUEUES);
8        return new ThreadPoolExecutor(cores, threads, Long.MAX_VALUE, TimeUnit.MILLISECONDS,
9                queues == 0 ? new SynchronousQueue<Runnable>() :
10                        (queues < 0 ? new LinkedBlockingQueue<Runnable>()
11                                : new LinkedBlockingQueue<Runnable>(queues)),
12                new NamedThreadFactory(name, true), new AbortPolicyWithReport(name, url));
13    }
14}

与cached不同的是,limited线程池中线程一旦创建,就不回收,与cached不同的就是keepAliveTime的取值不同,limited取值为:Long.MAX_VALUE,其他与cached相同。

eager

其核心实现主要由TaskQueue、EagerThreadPoolExecutor共同完成。

首先,我们关注一下TaskQueued的offer方法。

 1public boolean offer(Runnable runnable) {
2        if (executor == null) {
3            throw new RejectedExecutionException("The task queue does not have executor!");
4        }
5
6        int currentPoolThreadSize = executor.getPoolSize();     // @1
7        // have free worker. put task into queue to let the worker deal with task.
8        if (executor.getSubmittedTaskCount() < currentPoolThreadSize) {   // @2
9            return super.offer(runnable);
10        }
11
12        // return false to let executor create new worker.
13        if (currentPoolThreadSize < executor.getMaximumPoolSize()) {    // @3
14            return false;
15        }
16
17        // currentPoolThreadSize >= max     // @4
18        return super.offer(runnable); 
19    }

代码@1:获取当前线程池中线程的数量。

代码@2:如果当前已提交到线程池中的任务数量小于当前存在在的线程数,则走默认的提交流程。

代码@3:如果当前已提交到线程中的数量大于当前的线程池,并线程池中数量并未达到线程池允许创建的最大线程数时,则返回false,并不入队,其效果是会创建新的线程来执行。

代码@4:如果当前线程池中的线程已达到允许创建的最大线程数后,走默认的提交任务逻辑。

其次看一下EagerThreadPoolExecutor#execute

 1public void execute(Runnable command) {
2        if (command == null) {
3            throw new NullPointerException();
4        }
5        // do not increment in method beforeExecute!
6        submittedTaskCount.incrementAndGet();       // @1 
7        try {
8            super.execute(command);
9        } catch (RejectedExecutionException rx) {
10            // retry to offer the task into queue.
11            final TaskQueue queue = (TaskQueue) super.getQueue();
12            try {
13                if (!queue.retryOffer(command, 0, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
14                    submittedTaskCount.decrementAndGet();
15                    throw new RejectedExecutionException("Queue capacity is full.");
16                }
17            } catch (InterruptedException x) {
18                submittedTaskCount.decrementAndGet();
19                throw new RejectedExecutionException(x);
20            }
21        } catch (Throwable t) {
22            // decrease any way
23            submittedTaskCount.decrementAndGet();   // @2
24        }
25    }

其核心实现逻辑:如果提交任务失败,则再走一次默认的任务提交流程。
最总后结一下Eager的核心特性。

 1public class EagerThreadPool implements ThreadPool {
2    @Override
3    public Executor getExecutor(URL url) {
4        String name = url.getParameter(Constants.THREAD_NAME_KEY, Constants.DEFAULT_THREAD_NAME);
5        int cores = url.getParameter(Constants.CORE_THREADS_KEY, Constants.DEFAULT_CORE_THREADS);
6        int threads = url.getParameter(Constants.THREADS_KEY, Integer.MAX_VALUE);
7        int queues = url.getParameter(Constants.QUEUES_KEY, Constants.DEFAULT_QUEUES);
8        int alive = url.getParameter(Constants.ALIVE_KEY, Constants.DEFAULT_ALIVE);
9
10        // init queue and executor
11        TaskQueue<Runnable> taskQueue = new TaskQueue<Runnable>(queues <= 0 ? 1 : queues);
12        EagerThreadPoolExecutor executor = new EagerThreadPoolExecutor(cores,
13                threads,
14                alive,
15                TimeUnit.MILLISECONDS,
16                taskQueue,
17                new NamedThreadFactory(name, true),
18                new AbortPolicyWithReport(name, url));
19        taskQueue.setExecutor(executor);
20        return executor;
21    }
22}

其核心特性如下:
1、首先,其配置参数与cached类型的线程池相同,说明eager也是基于缓存的。

2、eager与cached类型线程池不同的一点是,提交任务后,线程优先于队列,默认的提交流程是如果线程数达到核心线程数后,新提交的任务是首先进入队列,但eager是优先创建线程来执行,这有点与公平锁,非公平锁一样的概念了。

Dubbo的线程池种类就介绍到这里。


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