Java里阻塞线程的三种实现方法

原创
2013/03/18 18:55
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在日常开发中,我们有时会遇到遇到多线程处理任务的情况,JDK里提供了便利的ThreadPoolExecutor以及其包装的工具类Executors。但是我们知道ExecutorService.excute(Runnable r)是异步的,超过线程池处理能力的线程会被加入到执行队列里。有时候为了保证任务提交的顺序性,我们不希望有这个执行队列,在线程池满的时候,则把主线程阻塞。那么,怎么实现呢?

最直接的想法是继承ThreadPoolExecutor,重载excute()方法,加入线程池是否已满的检查,若线程池已满,则等待直到上一个任务执行完毕。这里ThreadPoolExecutor提供了一个afterExecute(Runnable r, Throwable t)方法,每个任务执行结束时会调用这个方法。 同时,我们会用到concurrent包的ReentrantLock以及Condition.wait/notify方法。以下是实现代码(代码来自:http://www.cnblogs.com/steeven/archive/2005/12/08/293219.html):

<!-- lang: java -->
private ReentrantLock pauseLock = new ReentrantLock();
 private Condition unpaused = pauseLock.newCondition();
 @Override
 public void execute(Runnable command) {
  pauseLock.lock();
  try {
   while (getPoolSize()==getMaximumPoolSize() && getQueue().remainingCapacity()==0)
    unpaused.await();
   super.execute(command);//放到lock外面的话,在压力测试下会有漏网的!
  } catch (InterruptedException e) {
   log.warn(this, e);
  } finally {
   pauseLock.unlock();
  }
 }
 @Override
 protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
  super.afterExecute(r,t);
  try{
   pauseLock.lock();
   unpaused.signal();
  }finally{
   pauseLock.unlock();
  }
 }

当然,有些熟悉JDK源码的人会说,自己实现这个太费劲了,不喜欢!有没有比较简单的方法呢?

这里介绍一下vela同学的方法: http://vela.diandian.com/post/2012-07-24/40031283329

研究ThreadPoolExecutor.excute()源码会发现,它调用了BlockingQueue.offer()来实现多余任务的入队。BlockingQueue有两个方法:BlockingQueue.offer()和BlockingQueue.put(),前者在队列满时不阻塞,直接失败,后者在队列满时阻塞。那么,问题就很简单了,继承某个BlockingQueue,然后将offer()重写,改成调用put()就搞定了!最短的代码量,也能起到很好的效果哦!

<!-- lang: java -->
package com.diandian.framework.concurrent;
               
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
               
public class ExecutorsEx {
               
    /**
     * 创建一个堵塞队列
     * 
     * @param threadSize
     * @return
     */
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int threadSize) {
        return new ThreadPoolExecutor(threadSize, threadSize, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1) {
               
                    private static final long serialVersionUID = -9028058603126367678L;
               
                    @Override
                    public boolean offer(Runnable e) {
                        try {
                            put(e);
                            return true;
                        } catch (InterruptedException ie) {
                            Thread.currentThread().interrupt();
                        }
                        return false;
                    }
                });
    }
}

当然这个方法有一点让人不快的地方,因为它与我们熟知的OO基本原则之一--里氏替换原则冲突了,即子类的方法与父类的方法有不同的行为。毕竟都是实现了BlockingQueue接口,offer()方法的行为被改变了。虽然只是一个匿名类,但是对于某些OOP的拥趸来说总有些不爽的地方吧!

没关系,我们还有JDK默认的解决方法:使用RejectedExecutionHandler。当ThreadPoolExecutor.excute执行失败时,会调用的RejectedExecutionHandler,这就是ThreadPoolExecutor的可定制的失败策略机制。JDK默认提供了4种失败策略: AbortPolicy(中止)、CallersRunPolicy(调用者运行)、DiscardPolicy(丢弃)、DiscardOldestPolicy(丢弃最旧的)。 其中值得说的是CallersRunPolicy,它会在excute失败后,尝试使用主线程(就是调用excute方法的线程)去执行它,这样就起到了阻塞的效果!于是一个完完全全基于JDK的方法诞生了:

<!-- lang: java -->
public static ExecutorService newBlockingExecutorsUseCallerRun(int size) {
	return new ThreadPoolExecutor(size, size, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>(),
			new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
}

当然这个方法有一个问题:这样加上主线程,总是会比参数的size线程多上一个。要么在函数开始就把size-1,要么,我们可以尝试自己实现一个RejectedExecutionHandler:

<!-- lang: java -->
public static ExecutorService newBlockingExecutorsUseCallerRun(int size) {
	return new ThreadPoolExecutor(size, size, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>(),
			new RejectedExecutionHandler() {

				@Override
				public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
					try {
						executor.getQueue().put(r);
					} catch (InterruptedException e) {
						throw new RuntimeException(e);
					}
				}
			});
}

怎么样,这下是不是感觉挺好了呢?


2013年9月22日更新:

事实证明,除了JDK的CallerRunsPolicy方案,其他的方案都存在一个隐患:

如果线程仍在执行,此时显式调用ExecutorService.shutdown()方法,会因为还有一个线程阻塞没有入队,而此时线程已经停止了,而这个元素才刚刚入队,最终会导致RejectedExecutionException

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存在疑问:
1、方案一通过重入锁, 导致线程串行化执行,这样就失去了所线程的意义了。
2、方案二通过修改阻塞队列,导致maxPoolSize失效,估计以后线程池只能设置corePoolSize==maxPoolSize。
3、方案三点赞
2016/08/09 17:41
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黄哥 我开发的多线程程序部署到 win server 2008 上 线程池中的线程是顺序输出的 是不是也是这个问题?
2015/12/24 17:16
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受教了,谢谢分享
2013/09/17 00:06
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