Java裏阻塞線程的三種實現方法

在日常開發中,我們有時會遇到遇到多線程處理任務的情況,JDK裏提供了便利的 ThreadPoolExecutor以及其包裝的工具類Executors。但是我們知道 ExecutorService.excute(Runnable r)是異步的,超過線程池處理能力的線程會被加入到執行隊列裏。有時候爲了保證任務提交的順序性,我們不希望有這個執行隊列,在線程池滿的時候,則把主線 程阻塞。那麼,怎麼實現呢?

最直接的想法是繼承ThreadPoolExecutor,重載excute()方法,加入線程池是否已滿的檢查,若線程池已滿,則等待直到上一個 任務執行完畢。這裏ThreadPoolExecutor提供了一個afterExecute(Runnable r, Throwable t)方法,每個任務執行結束時會調用這個方法。 同時,我們會用到concurrent包的ReentrantLock以及Condition.wait/notify方法。以下是實現代碼(代碼來自: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外面的話,在壓力測試下會有漏網的!
  } 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();
  }
 }

當然,有些熟悉JDK源碼的人會說,自己實現這個太費勁了,不喜歡!有沒有比較簡單的方法呢?

這裏介紹一下vela同學的方法:http://vela.diandian.com/post/2012-07-24/40031283329

研究ThreadPoolExecutor.excute()源碼會發現,它調用了BlockingQueue.offer()來實現多餘任務的入 隊。BlockingQueue有兩個方法:BlockingQueue.offer()和BlockingQueue.put(),前者在隊列滿時不阻 塞,直接失敗,後者在隊列滿時阻塞。那麼,問題就很簡單了,繼承某個BlockingQueue,然後將offer()重寫,改成調用put()就搞定 了!最短的代碼量,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 {    /**
     * 創建一個堵塞隊列
     * 
     * @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;
                    }
                });
    }
}

當然這個方法有一點讓人不快的地方,因爲它與我們熟知的OO基本原則之一--里氏替換原則衝突了,即子類的方法與父類的 方法有不同的行爲。畢竟都是實現了BlockingQueue接口,offer()方法的行爲被改變了。雖然只是一個匿名類,但是對於某些OOP的擁躉來 說總有些不爽的地方吧!

沒關係,我們還有JDK默認的解決方法:使用RejectedExecutionHandler。當 ThreadPoolExecutor.excute執行失敗時,會調用的RejectedExecutionHandler,這就是 ThreadPoolExecutor的可定製的失敗策略機制。JDK默認提供了4種失敗策略: AbortPolicy(中止)、CallersRunPolicy(調用者運行)、DiscardPolicy(丟棄)、 DiscardOldestPolicy(丟棄最舊的)。 其中值得說的是CallersRunPolicy,它會在excute失敗後,嘗試使用主線程(就是調用excute方法的線程)去執行它,這樣就起到了 阻塞的效果!於是一個完完全全基於JDK的方法誕生了:

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

當然這個方法有一個問題:這樣加上主線程,總是會比參數的size線程多上一個。要麼在函數開始就把size-1,要麼,我們可以嘗試自己實現一個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);
                    }
                }
            });
}

怎麼樣,這下是不是感覺挺好了呢?


2013年9月22日更新:

事實證明,除了JDK的CallerRunsPolicy方案,其他的方案都存在一個隱患:

如果線程仍在執行,此時顯式調用ExecutorService.shutdown()方法,會因爲還有一個線程阻塞沒有入隊,而此時線程已經停止了,而這個元素纔剛剛入隊,最終會導致RejectedExecutionException


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