Spring中的ThreadPoolTaskExecutor

 

在观察线上系统的运行情况下,发现在错误日志中有这类错误信息,org.springframework.core.task.TaskRejectedException,于是便对ThreadPoolTaskExecutor类做下梳理.

1.ThreadPoolExecutor 
Spring中的ThreadPoolTaskExecutor是借助于JDK并发包中的java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor来实现的.下面先学习下ThreadPoolExecutor中的相关信息.ThreadPoolExecutor构造函数如下:

1. public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
2. int maximumPoolSize,
3. long keepAliveTime,
4. TimeUnit unit,
5. BlockingQueue<Runnable> workQueue,
6. ThreadFactory threadFactory,
7. RejectedExecutionHandler handler) {

下面分别说下各项代表的具体意义:

int corePoolSize:线程池维护线程的最小数量. 
int maximumPoolSize:线程池维护线程的最大数量. 
long keepAliveTime:空闲线程的存活时间. 
TimeUnit unit: 时间单位,现有纳秒,微秒,毫秒,秒枚举值. 
BlockingQueue<Runnable> workQueue:持有等待执行的任务队列. 
RejectedExecutionHandler handler: 
用来拒绝一个任务的执行，有两种情况会发生这种情况。 
一是在execute方法中若addIfUnderMaximumPoolSize(command)为false，即线程池已经饱和； 
二是在execute方法中, 发现runState!=RUNNING || poolSize == 0,即已经shutdown,就调用ensureQueuedTaskHandled(Runnable command)，在该方法中有可能调用reject。

Reject策略预定义有四种： 
(1)ThreadPoolExecutor.AbortPolicy策略，是默认的策略,处理程序遭到拒绝将抛出运行时 RejectedExecutionException。 
(2)ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy策略 ,调用者的线程会执行该任务,如果执行器已关闭,则丢弃. 
(3)ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy策略，不能执行的任务将被丢弃. 
(4)ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy策略，如果执行程序尚未关闭，则位于工作队列头部的任务将被删除，然后重试执行程序（如果再次失败，则重复此过程）.

2. Spring中ThreadPoolTaskExecutor的使用 
最常用方式就是做为BEAN注入到容器中,如下代码:

1. <bean id="threadPoolTaskExecutor"
2. class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
3. <property name="corePoolSize" value="10" />
4. <property name="maxPoolSize" value="15" />
5. <property name="queueCapacity" value="1000" />
6. </bean>

ThreadPoolExecutor执行器的处理流程: 
(1)当线程池大小小于corePoolSize就新建线程，并处理请求. 
(2)当线程池大小等于corePoolSize，把请求放入workQueue中，池子里的空闲线程就去从workQueue中取任务并处理. 
(3)当workQueue放不下新入的任务时，新建线程加入线程池，并处理请求，如果池子大小撑到了maximumPoolSize就用RejectedExecutionHandler来做拒绝处理. 
(4)另外，当线程池的线程数大于corePoolSize的时候，多余的线程会等待keepAliveTime长的时间，如果无请求可处理就自行销毁.

了解清楚了ThreadPoolExecutor的执行流程,开头提到的org.springframework.core.task.TaskRejectedException异常也就好理解和解决了.ThreadPoolTaskExecutor类中使用的 
就是ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()策略,直接抛出异常. 

 

Java SE 5.0引入了ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor。Spring 2.x借助ConcurrentTaskExecutor和ThreadPoolTaskExecutor能够通过IoC配置形式自定义它们暴露的各个属性。

多线程并发处理起来通常比较麻烦，如果你使用spring容器来管理业务bean，事情就好办了多了。spring封装了java的多线程的实现，你只需要关注于并发事物的流程以及一些并发负载量等特性，具体来说如何使用spring来处理并发事务：

1.了解 TaskExecutor接口

Spring的TaskExecutor接口等同于java.util.concurrent.Executor接口。 实际上，它存在的主要原因是为了在使用线程池的时候，将对Java 5的依赖抽象出来。 这个接口只有一个方法execute(Runnable task)，它根据线程池的语义和配置，来接受一个执行任务。最初创建TaskExecutor是为了在需要时给其他Spring组件提供一个线程池的抽象。 例如ApplicationEventMulticaster组件、JMS的 AbstractMessageListenerContainer和对Quartz的整合都使用了TaskExecutor抽象来提供线程池。 当然，如果你的bean需要线程池行为，你也可以使用这个抽象层。

2. TaskExecutor接口的实现类

(1)SimpleAsyncTaskExecutor 类

这个实现不重用任何线程，或者说它每次调用都启动一个新线程。但是，它还是支持对并发总数设限，当超过线程并发总数限制时，阻塞新的调用，直到有位置被释放。如果你需要真正的池，请继续往下看。

(2)SyncTaskExecutor类

这个实现不会异步执行。相反，每次调用都在发起调用的线程中执行。它的主要用处是在不需要多线程的时候，比如简单的test case。

(3)ConcurrentTaskExecutor 类

这个实现是对Java 5 java.util.concurrent.Executor类的包装。有另一个备选, ThreadPoolTaskExecutor类，它暴露了Executor的配置参数作为bean属性。很少需要使用ConcurrentTaskExecutor, 但是如果ThreadPoolTaskExecutor不敷所需，ConcurrentTaskExecutor是另外一个备选。

<bean id="concurrentTaskExecutor" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ConcurrentTaskExecutor"/>

(4)SimpleThreadPoolTaskExecutor 类

这个实现实际上是Quartz的SimpleThreadPool类的子类，它会监听Spring的生命周期回调。当你有线程池，需要在Quartz和非Quartz组件中共用时，这是它的典型用处。

(5)ThreadPoolTaskExecutor 类

它不支持任何对java.util.concurrent包的替换或者下行移植。Doug Lea和Dawid Kurzyniec对java.util.concurrent的实现都采用了不同的包结构，导致它们无法正确运行。 这个实现只能在Java 5环境中使用，但是却是这个环境中最常用的。它暴露的bean properties可以用来配置一个java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor，把它包装到一个TaskExecutor中。如果你需要更加先进的类，比如ScheduledThreadPoolExecutor,我们建议你使用ConcurrentTaskExecutor来替代。

下面先学习下JDK中的ThreadPoolExecutor中的相关信息.ThreadPoolExecutor构造函数如下:

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) { 

下面分别说下各项代表的具体意义: 
int corePoolSize:线程池维护线程的最小数量. 
int maximumPoolSize:线程池维护线程的最大数量. 
long keepAliveTime:空闲线程的存活时间. 
TimeUnit unit: 时间单位,现有纳秒,微秒,毫秒,秒枚举值. 
BlockingQueue<Runnable> workQueue:持有等待执行的任务队列. 
RejectedExecutionHandler handler: 用来拒绝一个任务的执行，有两种情况会发生这种情况：
一是在execute方法中若addIfUnderMaximumPoolSize(command)为false，即线程池已经饱和； 
二是在execute方法中, 发现runState!=RUNNING || poolSize == 0,即已经shutdown,就调用ensureQueuedTaskHandled(Runnable command)，在该方法中有可能调用reject。

Reject策略预定义有四种： 
(1)ThreadPoolExecutor.AbortPolicy策略，是默认的策略,处理程序遭到拒绝将抛出运行时 RejectedExecutionException。 
(2)ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy策略 ,调用者的线程会执行该任务,如果执行器已关闭,则丢弃. 
(3)ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy策略，不能执行的任务将被丢弃. 
(4)ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy策略，如果执行程序尚未关闭，则位于工作队列头部的任务将被删除，然后重试执行程序（如果再次失败，则重复此过程）.

ThreadPoolExecutor执行器的处理流程: 
(1)当线程池大小小于corePoolSize就新建线程，并处理请求. 
(2)当线程池大小等于corePoolSize，把请求放入workQueue中，池子里的空闲线程就去从workQueue中取任务并处理. 
(3)当workQueue放不下新入的任务时，新建线程加入线程池，并处理请求，如果池子大小撑到了maximumPoolSize就用RejectedExecutionHandler来做拒绝处理. 
(4)另外，当线程池的线程数大于corePoolSize的时候，多余的线程会等待keepAliveTime长的时间，如果无请求可处理就自行销毁.

了解清楚了ThreadPoolExecutor的执行流程,开头提到的org.springframework.core.task.TaskRejectedException异常也就好理解和解决了.ThreadPoolTaskExecutor类中使用的 
就是ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()策略,直接抛出异常.

spring中ThreadPoolTaskExecutor最常用方式就是做为BEAN注入到容器中,其暴露的各个属性其实是ThreadPoolExecutor的属性，而且这体现了DI容器的优势。如下代码:

<bean id="threadPoolTaskExecutor" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
    <property name="corePoolSize" value="2"/>
    <property name="keepAliveSeconds" value="200"/>
    <property name="maxPoolSize" value="10"/>
    <property name="queueCapacity" value="60"/>
</bean>

(6)TimerTaskExecutor类

这个实现使用一个TimerTask作为其背后的实现。它和SyncTaskExecutor的不同在于，方法调用是在一个独立的线程中进行的，虽然在那个线程中是同步的。

(7)WorkManagerTaskExecutor类

这个实现使用了CommonJ WorkManager作为其底层实现，是在Spring context中配置CommonJ WorkManager应用的最重要的类。和SimpleThreadPoolTaskExecutor类似，这个类实现了WorkManager接口，因此可以直接作为WorkManager使用。