线程池拒绝策略详解

原创

BusyCoder 2022-08-01 05:54:10 博主文章分类：源码专题 ©著作权

文章标签 java jvm 开发语言线程池执行时间 文章分类 后端开发

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文章目录

1.前言
2.ThreadPoolExecutor创建线程方式
3.ThreadPoolExecutor拒绝策略测试

3.1.AbortPolicy
3.2.CallerRunsPolicy
3.3.DiscardPolicy
3.4.DiscardOldestPolicy
3.5.自定义拒绝策略

4.第三方实现的拒绝策略

4.1.dubbo中的线程拒绝策略
4.2.Netty中的线程池拒绝策略
4.3.activeMq中的线程池拒绝策略

5.结语

1.前言

当线程池已经关闭或达到饱和（最大线程和队列都已满）状态时，新提交的任务将会被拒绝。 ThreadPoolExecutor 定义了四种拒绝策略：

1、AbortPolicy：
默认策略，在需要拒绝任务时抛出RejectedExecutionException；
2、CallerRunsPolicy：
直接在 execute 方法的调用线程中运行被拒绝的任务，如果线程池已经关闭，任务将被丢弃；
3、DiscardPolicy：
直接丢弃任务；
4、DiscardOldestPolicy：
丢弃队列中等待时间最长的任务，并执行当前提交的任务，如果线程池已经关闭，任务将被丢弃。

线程池拒绝策略详解_java

我们也可以自定义拒绝策略，只需要实现 RejectedExecutionHandler；需要注意的是，拒绝策略的运行需要指定线程池和队列的容量。

2.ThreadPoolExecutor创建线程方式

通过下面的demo来了解ThreadPoolExecutor创建线程的过程。

package com.bruce.demo7;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolSerialTest {

    public static void main(String[] args) {
        //核心线程数
        int corePoolSize = 3;
        //最大线程数
        int maximumPoolSize = 6;
        //超过 corePoolSize 线程数量的线程最大空闲时间
        long keepAliveTime = 2;
        //以秒为时间单位
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        //创建工作队列，用于存放提交的等待执行任务
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2);

        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;

        try {
            //创建线程池
            threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
                    maximumPoolSize,
                    keepAliveTime,
                    unit,
                    workQueue,
                    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

            //循环提交任务
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                //提交任务的索引
                int index = (i + 1);
                threadPoolExecutor.submit(() -> {
                    //线程打印输出
                    System.out.println("大家好，我是线程：" + index);
                    try {
                        //模拟线程执行时间，10s
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
                //每个任务提交后休眠500ms再提交下一个任务，用于保证提交顺序
                Thread.sleep(500);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }

    }
}

大家好，我是线程：1
大家好，我是线程：2
大家好，我是线程：3
大家好，我是线程：6
大家好，我是线程：7
大家好，我是线程：8
大家好，我是线程：4
大家好，我是线程：5

执行流程：

首先通过 ThreadPoolExecutor 构造函数创建线程池；
执行 for 循环，提交 8 个任务（恰好等于maximumPoolSize[最大线程数] + capacity[队列大小]）；
通过 threadPoolExecutor.submit 提交 Runnable 接口实现的执行任务；
提交第1个任务时，由于当前线程池中正在执行的任务为 0 ，小于 3（corePoolSize 指定），所以会创建一个线程用来执行提交的任务1；
提交第 2， 3 个任务的时候，由于当前线程池中正在执行的任务数量小于等于 3 （corePoolSize 指定），所以会为每一个提交的任务创建一个线程来执行任务；
当提交第4个任务的时候，由于当前正在执行的任务数量为 3 （因为每个线程任务执行时间为10s，所以提交第4个任务的时候，前面3个线程都还在执行中），此时会将第4个任务存放到 workQueue 队列中等待执行；
由于 workQueue 队列的大小为 2 ，所以该队列中也就只能保存 2 个等待执行的任务，所以第5个任务也会保存到任务队列中；
当提交第6个任务的时候，因为当前线程池正在执行的任务数量为3，workQueue 队列中存储的任务数量也满了，这时会判断当前线程池中正在执行的任务的数量是否小于6（maximumPoolSize指定）；
如果小于 6 ，那么就会新创建一个线程来执行提交的任务 6；
执行第7，8个任务的时候，也要判断当前线程池中正在执行的任务数是否小于6（maximumPoolSize指定），如果小于6，那么也会立即新建线程来执行这些提交的任务；
此时，6个任务都已经提交完毕，那 workQueue 队列中的等待任务4 和任务5 什么时候执行呢？
当任务1执行完毕后（10s后），执行任务1的线程并没有被销毁掉，而是获取 workQueue 中的任务4来执行；
当任务2执行完毕后，执行任务2的线程也没有被销毁，而是获取 workQueue 中的任务5来执行；

通过上面流程的分析，也就知道了之前案例的输出结果的原因。其实，线程池中会线程执行完毕后，并不会被立刻销毁，线程池中会保留 corePoolSize 数量的线程，当 workQueue 队列中存在任务或者有新提交任务时，那么会通过线程池中已有的线程来执行任务，避免了频繁的线程创建与销毁，而大于 corePoolSize 小于等于 maximumPoolSize 创建的线程，则会在空闲指定时间（keepAliveTime）后进行回收。

3.ThreadPoolExecutor拒绝策略测试

在上面的测试中，我设置的执行线程总数恰好等于maximumPoolSize[最大线程数] + capacity[队列大小]，因此没有出现需要执行拒绝策略的情况，因此在这里，我再增加一个线程，提交9个任务，来演示不同的拒绝策略。

3.1.AbortPolicy

功能：当触发拒绝策略时，直接抛出拒绝执行的异常，中止策略的意思也就是打断当前执行流程
使用场景：这个就没有特殊的场景了，但是一点要正确处理抛出的异常。

package com.bruce.demo7;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolSerialTest {

    public static void main(String[] args) {
        //核心线程数
        int corePoolSize = 3;
        //最大线程数
        int maximumPoolSize = 6;
        //超过 corePoolSize 线程数量的线程最大空闲时间
        long keepAliveTime = 2;
        //以秒为时间单位
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        //创建工作队列，用于存放提交的等待执行任务
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2);

        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;

        try {
            //创建线程池
            threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
                    maximumPoolSize,
                    keepAliveTime,
                    unit,
                    workQueue,
                    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

            //循环提交任务
            for (int i = 0; i < 9; i++) {
                //提交任务的索引
                int index = (i + 1);
                threadPoolExecutor.submit(() -> {
                    //线程打印输出
                    System.out.println("大家好，我是线程：" + index);
                    try {
                        //模拟线程执行时间，10s
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
                //每个任务提交后休眠500ms再提交下一个任务，用于保证提交顺序
                Thread.sleep(500);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }

    }
}

大家好，我是线程：1
大家好，我是线程：2
大家好，我是线程：3
大家好，我是线程：6
大家好，我是线程：7
大家好，我是线程：8
java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task java.util.concurrent.FutureTask@7cca494b rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@7ba4f24f[Running, pool size = 6, active threads = 6, queued tasks = 2, completed tasks = 0]
  at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2047)
  at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:823)
  at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1369)
  at java.util.concurrent.AbstractExecutorService.submit(AbstractExecutorService.java:112)
  at com.bruce.demo7.ThreadPoolSerialTest.main(ThreadPoolSerialTest.java:37)
大家好，我是线程：4
大家好，我是线程：5

ThreadPoolExecutor中默认的策略就是AbortPolicy，ExecutorService接口的系列ThreadPoolExecutor因为都没有显示的设置拒绝策略，所以默认的都是这个。但是请注意，ExecutorService中的线程池实例队列都是无界的，也就是说把内存撑爆了都不会触发拒绝策略。

3.2.CallerRunsPolicy

将被拒绝的任务添加到线程池正在运行线程中去执行

功能：当触发拒绝策略时，只要线程池没有关闭，就由提交任务的当前线程处理。

使用场景：一般在不允许失败的、对性能要求不高、并发量较小的场景下使用，因为线程池一般情况下不会关闭，也就是提交的任务一定会被运行，但是由于是调用者线程自己执行的，当多次提交任务时，就会阻塞后续任务执行，性能和效率自然就慢了。

package com.bruce.demo7;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolSerialTest {

    public static void main(String[] args) {
        //核心线程数
        int corePoolSize = 3;
        //最大线程数
        int maximumPoolSize = 6;
        //超过 corePoolSize 线程数量的线程最大空闲时间
        long keepAliveTime = 2;
        //以秒为时间单位
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        //创建工作队列，用于存放提交的等待执行任务
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2);

        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;

        try {
            //创建线程池
            threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
                    maximumPoolSize,
                    keepAliveTime,
                    unit,
                    workQueue,
                    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

            //循环提交任务
            for (int i = 0; i < 9; i++) {
                //提交任务的索引
                int index = (i + 1);
                threadPoolExecutor.submit(() -> {
                    //线程打印输出
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->" + index);
                    try {
                        //模拟线程执行时间，10s
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
                //每个任务提交后休眠500ms再提交下一个任务，用于保证提交顺序
                Thread.sleep(500);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }

    }
}

pool-1-thread-1-->1
pool-1-thread-2-->2
pool-1-thread-3-->3
pool-1-thread-4-->6
pool-1-thread-5-->7
pool-1-thread-6-->8
main-->9
pool-1-thread-1-->4
pool-1-thread-2-->5

3.3.DiscardPolicy

丢弃任务，不抛出异常

功能：直接静悄悄的丢弃这个任务，不触发任何动作

使用场景：如果你提交的任务无关紧要，你就可以使用它。因为它就是个空实现，会悄无声息的吞噬你的的任务。所以这个策略基本上不用

package com.bruce.demo7;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolSerialTest {

    public static void main(String[] args) {
        //核心线程数
        int corePoolSize = 3;
        //最大线程数
        int maximumPoolSize = 6;
        //超过 corePoolSize 线程数量的线程最大空闲时间
        long keepAliveTime = 2;
        //以秒为时间单位
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        //创建工作队列，用于存放提交的等待执行任务
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2);

        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;

        try {
            //创建线程池
            threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
                    maximumPoolSize,
                    keepAliveTime,
                    unit,
                    workQueue,
                    new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());

            //循环提交任务
            for (int i = 0; i < 9; i++) {
                //提交任务的索引
                int index = (i + 1);
                threadPoolExecutor.submit(() -> {
                    //线程打印输出
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->" + index);
                    try {
                        //模拟线程执行时间，10s
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
                //每个任务提交后休眠500ms再提交下一个任务，用于保证提交顺序
                Thread.sleep(500);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }

    }
}

pool-1-thread-1-->1
pool-1-thread-2-->2
pool-1-thread-3-->3
pool-1-thread-4-->6
pool-1-thread-5-->7
pool-1-thread-6-->8
pool-1-thread-1-->4
pool-1-thread-2-->5

3.4.DiscardOldestPolicy

丢弃队列最前面的任务，重新尝试执行任务。

功能：如果线程池未关闭，就弹出队列头部的元素，然后尝试执行

使用场景：这个策略还是会丢弃任务，丢弃时也是毫无声息，但是特点是丢弃的是老的未执行的任务，而且是待执行优先级较高的任务。基于这个特性，我能想到的场景就是，发布消息，和修改消息，当消息发布出去后，还未执行，此时更新的消息又来了，这个时候未执行的消息的版本比现在提交的消息版本要低就可以被丢弃了。因为队列中还有可能存在消息版本更低的消息会排队执行，所以在真正处理消息的时候一定要做好消息的版本比较。

package com.bruce.demo7;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolSerialTest {

    public static void main(String[] args) {
        //核心线程数
        int corePoolSize = 3;
        //最大线程数
        int maximumPoolSize = 6;
        //超过 corePoolSize 线程数量的线程最大空闲时间
        long keepAliveTime = 2;
        //以秒为时间单位
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        //创建工作队列，用于存放提交的等待执行任务
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2);

        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;

        try {
            //创建线程池
            threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
                    maximumPoolSize,
                    keepAliveTime,
                    unit,
                    workQueue,
                    new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

            //循环提交任务
            for (int i = 0; i < 9; i++) {
                //提交任务的索引
                int index = (i + 1);
                threadPoolExecutor.submit(() -> {
                    //线程打印输出
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->" + index);
                    try {
                        //模拟线程执行时间，10s
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
                //每个任务提交后休眠500ms再提交下一个任务，用于保证提交顺序
                Thread.sleep(500);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }

    }
}

丢弃队列4的任务，执行任务9

pool-1-thread-1-->1
pool-1-thread-2-->2
pool-1-thread-3-->3
pool-1-thread-4-->6
pool-1-thread-5-->7
pool-1-thread-6-->8
pool-1-thread-1-->5
pool-1-thread-2-->9

3.5.自定义拒绝策略

通过实现RejectedExecutionHandler接口，自定义一个拒绝策略类，重写它的rejectedExecution()方法:

package com.bruce.demo7;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolSerialTest {

    public static void main(String[] args) {
        //核心线程数
        int corePoolSize = 3;
        //最大线程数
        int maximumPoolSize = 6;
        //超过 corePoolSize 线程数量的线程最大空闲时间
        long keepAliveTime = 2;
        //以秒为时间单位
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        //创建工作队列，用于存放提交的等待执行任务
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2);

        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;

        try {
            //创建线程池
            threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
                    maximumPoolSize,
                    keepAliveTime,
                    unit,
                    workQueue,
                    new CustomRejectionHandler());

            //循环提交任务
            for (int i = 0; i < 9; i++) {
                //提交任务的索引
                int index = (i + 1);
                threadPoolExecutor.submit(() -> {
                    //线程打印输出
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->" + index);
                    try {
                        //模拟线程执行时间，10s
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
                //每个任务提交后休眠500ms再提交下一个任务，用于保证提交顺序
                Thread.sleep(500);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }

    }
}

自定义拒绝策略

package com.bruce.demo7;

import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

public class CustomRejectionHandler implements RejectedExecutionHandler {

    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        System.out.println(r.toString() + "被拒绝了，执行入库操作，之后手动补偿");
    }
}

运行结果：

pool-1-thread-1-->1
pool-1-thread-2-->2
pool-1-thread-3-->3
pool-1-thread-4-->6
pool-1-thread-5-->7
pool-1-thread-6-->8
java.util.concurrent.FutureTask@7cca494b被拒绝了，执行入库操作，之后手动补偿
pool-1-thread-1-->4
pool-1-thread-2-->5

4.第三方实现的拒绝策略

4.1.dubbo中的线程拒绝策略

public class AbortPolicyWithReport extends ThreadPoolExecutor.AbortPolicy {
 
    protected static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AbortPolicyWithReport.class);
 
    private final String threadName;
 
    private final URL url;
 
    private static volatile long lastPrintTime = 0;
 
    private static Semaphore guard = new Semaphore(1);
 
    public AbortPolicyWithReport(String threadName, URL url) {
        this.threadName = threadName;
        this.url = url;
    }
 
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        String msg = String.format("Thread pool is EXHAUSTED!" +
                        " Thread Name: %s, Pool Size: %d (active: %d, core: %d, max: %d, largest: %d), Task: %d (completed: %d)," +
                        " Executor status:(isShutdown:%s, isTerminated:%s, isTerminating:%s), in %s://%s:%d!",
                threadName, e.getPoolSize(), e.getActiveCount(), e.getCorePoolSize(), e.getMaximumPoolSize(), e.getLargestPoolSize(),
                e.getTaskCount(), e.getCompletedTaskCount(), e.isShutdown(), e.isTerminated(), e.isTerminating(),
                url.getProtocol(), url.getIp(), url.getPort());
        logger.warn(msg);
        dumpJStack();
        throw new RejectedExecutionException(msg);
    }
 
    private void dumpJStack() {
       //省略实现
    }
}

可以看到，当dubbo的工作线程触发了线程拒绝后，主要做了三个事情，原则就是尽量让使用者清楚触发线程拒绝策略的真实原因。

1）输出了一条警告级别的日志，日志内容为线程池的详细设置参数，以及线程池当前的状态，还有当前拒绝任务的一些详细信息。可以说，这条日志，使用dubbo的有过生产运维经验的或多或少是见过的，这个日志简直就是日志打印的典范，其他的日志打印的典范还有spring。得益于这么详细的日志，可以很容易定位到问题所在

2）输出当前线程堆栈详情，这个太有用了，当你通过上面的日志信息还不能定位问题时，案发现场的dump线程上下文信息就是你发现问题的救命稻草。

3）继续抛出拒绝执行异常，使本次任务失败，这个继承了JDK默认拒绝策略的特性

4.2.Netty中的线程池拒绝策略

private static final class NewThreadRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        NewThreadRunsPolicy() {
            super();
        }
 
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
            try {
                final Thread t = new Thread(r, "Temporary task executor");
                t.start();
            } catch (Throwable e) {
                throw new RejectedExecutionException(
                        "Failed to start a new thread", e);
            }
        }
    }

Netty中的实现很像JDK中的CallerRunsPolicy，舍不得丢弃任务。不同的是，CallerRunsPolicy是直接在调用者线程执行的任务。而 Netty是新建了一个线程来处理的。

所以，Netty的实现相较于调用者执行策略的使用面就可以扩展到支持高效率高性能的场景了。但是也要注意一点，Netty的实现里，在创建线程时未做任何的判断约束，也就是说只要系统还有资源就会创建新的线程来处理，直到new不出新的线程了，才会抛创建线程失败的异常

4.3.activeMq中的线程池拒绝策略

new RejectedExecutionHandler() {
                @Override
                public void rejectedExecution(final Runnable r, final ThreadPoolExecutor executor) {
                    try {
                        executor.getQueue().offer(r, 60, TimeUnit.SECONDS);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RejectedExecutionException("Interrupted waiting for BrokerService.worker");
                    }
 
                    throw new RejectedExecutionException("Timed Out while attempting to enqueue Task.");
                }
            });

activeMq中的策略属于最大努力执行任务型，当触发拒绝策略时，在尝试一分钟的时间重新将任务塞进任务队列，当一分钟超时还没成功时，就抛出异常

5.结语

前文从线程池设计思想，以及线程池触发拒绝策略的时机引出java线程池拒绝策略接口的定义。并辅以JDK内置4种以及四个第三方开源软件的拒绝策略定义描述了线程池拒绝策略实现的各种思路和使用场景。

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