Tomcat线程池原理(下篇：工作原理)

前言

Tomcat 线程池，是依据 JUC 中的线程池 ThreadPoolExecutor 重新自定义实现的。
其执行线程的代码逻辑，和JUC 中是相同的。主要区别在于，Tomcat中对 阻塞队列进行了改造。

本文主要研究 Tomcat 的线程池是如何执行线程的，即线程池的工作原理。

同系列文章：Tomcat线程池原理(上篇：初始化原理)

正文

一、执行线程的基本流程

Tomcat 中执行线程的基本流程，和JUC中是一致的。
以下贴出两种执行方法。

1.1 JUC中的线程池执行线程

在ThreadPoolExecutor中，执行线程的方法定义如下：

public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();int c = ctl.get();if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {if (addWorker(command, true))return;c = ctl.get();}if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {int recheck = ctl.get();if (! isRunning(recheck) && remove(command))reject(command);else if (workerCountOf(recheck) == 0)addWorker(null, false);}else if (!addWorker(command, false))reject(command);
}

1.2 Tomcat 中线程池执行线程

@Override
public void execute(Runnable command) {execute(command,0,TimeUnit.MILLISECONDS);
}

重载方法定义如下：
这个方法被Deprecated标注，源码中注释中描述说是，Tomcat10中会被删除，估计是一种优化。本文不做研究。

@Deprecated
public void execute(Runnable command, long timeout, TimeUnit unit) {// 提交的任务数量+1submittedCount.incrementAndGet();try {// 执行线程任务（这个方法中的代码和JUC中执行线程的代码一致，差别在于，阻塞队列使用了Tomcat自定义的队列）executeInternal(command);} catch (RejectedExecutionException rx) {// 被拒绝后，尝试将线程放入队列// 如果当前队列是Tomcat自定义的队列TaskQueue，尝试将任务放入队列if (getQueue() instanceof TaskQueue) {final TaskQueue queue = (TaskQueue) getQueue();try {// 强制将线程任务放入阻塞队列if (!queue.force(command, timeout, unit)) {// 放入队列失败，提交的任务数-1submittedCount.decrementAndGet();// 抛出异常，线程池队列已满throw new RejectedExecutionException(sm.getString("threadPoolExecutor.queueFull"));}} catch (InterruptedException x) {// 中断时，提交的任务数-1submittedCount.decrementAndGet();// 抛出异常throw new RejectedExecutionException(x);}} else {// 当前指定的队列不是TaskQueue，提交的任务数-1，并抛出异常submittedCount.decrementAndGet();throw rx;}}
}

另外，executeInternal 的内容如下(和JUC中基本一致)：区别在于阻塞队列换成了TaskQueue

private void executeInternal(Runnable command) {if (command == null) {throw new NullPointerException();}int c = ctl.get();if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {if (addWorker(command, true)) {return;}c = ctl.get();}// 这里的workQueue，实际已经换成了TaskQueueif (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {int recheck = ctl.get();if (! isRunning(recheck) && remove(command)) {reject(command);} else if (workerCountOf(recheck) == 0) {addWorker(null, false);}}else if (!addWorker(command, false)) {reject(command);}
}

二、被改造的阻塞队列

从第一小节中，看到的东西并不多。因为，Tomcat线程池的改造重心，在于阻塞队列，也就是 TaskQueue。

2.1 TaskQueue的 offer(…)

@Override
public boolean offer(Runnable o) {//we can't do any checksif (parent==null) {return super.offer(o);}// 若是达到最大线程数，直接进队列if (parent.getPoolSizeNoLock() == parent.getMaximumPoolSize()) {return super.offer(o);}// 已提交任务数小于等于当前线程数// 对应的场景是：当前活跃线程为10个，但是只有8个任务在执行，于是，直接进队列if (parent.getSubmittedCount() <= parent.getPoolSizeNoLock()) {return super.offer(o);}// 当前线程数小于最大线程数，此次拒绝进入队列if (parent.getPoolSizeNoLock() < parent.getMaximumPoolSize()) {return false;}//if we reached here, we need to add it to the queuereturn super.offer(o);
}

2.2 TaskQueue的 force(…)

其本质是，直接入队列。

public boolean force(Runnable o) {if (parent == null || parent.isShutdown()) {throw new RejectedExecutionException(sm.getString("taskQueue.notRunning"));}return super.offer(o); //forces the item onto the queue, to be used if the task is rejected
}

三、总结

根据源码中对于TaskQueue的改造，可以观察出，Tomcat线程池的主要特点如下：

• 当前线程数小于corePoolSize，则去创建工作线程；
• 当前线程数大于corePoolSize，但小于maximumPoolSize，则去创建工作线程；
• 当前线程数大于maximumPoolSize，则将任务放入到阻塞队列中，当阻塞队列满了之后，则调用拒绝策略丢弃任务；
• 任务执行失败时不会直接抛出错误，而是装回队列里再次尝试执行；
• 当线程池没有达到最大执行线程的时候，会优先开线程再使用任务队列；

总结之后就是，Tomcat 为了更适配 IO 密集型任务，改造了阻塞队列。与JUC相比，会先去创建线程执行任务，创建的线程数达到最大线程数时，再放入队列等待空闲线程的出现。