Tomcat修正JDK原生线程池bug的实现原理

为提高处理能力和并发度，Web容器一般会把处理请求的任务放到线程池，而JDK的原生线程池先天适合CPU密集型任务，于是Tomcat改造之。

Tomcat 线程池原理

其实ThreadPoolExecutor的参数主要有如下关键点：

限制线程个数

限制队列长度

而Tomcat对这俩资源都需要限制，否则高并发下CPU、内存都有被耗尽可能。

因此Tomcat的线程池传参：// 定制的任务队列 taskqueue = new TaskQueue(maxQueueSize); // 定制的线程工厂 TaskThreadFactory tf = new TaskThreadFactory(namePrefix, daemon, getThreadPriority() ); // 定制线程池 executor = new ThreadPoolExecutor(getMinSpareThreads(), getMaxThreads(), maxIdleTime, TimeUnit.MILLISECONDS, taskqueue, tf);

Tomcat对线程数也有限制，设置：

核心线程数（minSpareThreads） 最大线程池数（maxThreads）

Tomcat线程池还有自己的特色任务处理流程，通过重写execute方法实现了自己的特色任务处理逻辑：

前corePoolSize个任务时，来一个任务就创建一个新线程 再有任务，就把任务放入任务队列，让所有线程去抢。若队列满，就创建临时线程 总线程数达到maximumPoolSize，则继续尝试把任务放入任务队列 若缓冲队列也满了，插入失败，执行拒绝策略

和 JDK 线程池的区别就在step3，Tomcat在线程总数达到最大数时，不是立即执行拒绝策略，而是再尝试向任务队列添加任务，添加失败后再执行拒绝策略。

具体又是如何实现的呢？

public void execute(Runnable command, long timeout, TimeUnit unit) { submittedCount.incrementAndGet(); try { // 调用JDK原生线程池的execute执行任务 super.execute(command); } catch (RejectedExecutionException rx) { // 总线程数达到maximumPoolSize后，JDK原生线程池会执行默认拒绝策略 if (super.getQueue() instanceof TaskQueue) { final TaskQueue queue = (TaskQueue)super.getQueue(); try { // 继续尝试把任务放入任务队列 if (!queue.force(command, timeout, unit)) { submittedCount.decrementAndGet(); // 若缓冲队列还是满了，插入失败，执行拒绝策略。 throw new RejectedExecutionException(“…”); } } } } }

定制任务队列

Tomcat线程池的execute方法第一行：

submittedCount.incrementAndGet();

任务执行失败，抛异常时，将该计数器减一：

submittedCount.decrementAndGet();

Tomcat线程池使用 submittedCount 变量维护已提交到线程池，但未执行完的任务数量。

为何要维护这样一个变量呢？

Tomcat的任务队列TaskQueue扩展了JDK的LinkedBlockingQueue，Tomcat给了它一个capacity，传给父类LinkedBlockingQueue的构造器。

public class TaskQueue extends LinkedBlockingQueue<Runnable> { public TaskQueue(int capacity) { super(capacity); } … }

capacity参数通过Tomcat的maxQueueSize参数设置，但maxQueueSize默认值Integer.MAX_VALUE：当前线程数达到核心线程数后，再来任务的话线程池会把任务添加到任务队列，并且总会成功，就永远无机会创建新线程了。

为解决该问题，TaskQueue重写了LinkedBlockingQueue#offer，在合适时机返回false，表示任务添加失败，这时线程池就会创建新线程。

什么叫合适时机？

public class TaskQueue extends LinkedBlockingQueue<Runnable> { … @Override // 线程池调用任务队列的方法时，当前线程数 ＞ core线程数 public boolean offer(Runnable o) { // 若线程数已达max，则不能创建新线程，只能放入任务队列 if (parent.getPoolSize() == parent.getMaximumPoolSize()) return super.offer(o); // 至此，表明 max线程数 > 当前线程数 ＞ core线程数 // 说明可创建新线程： // 1. 若已提交任务数 ＜ 当前线程数 // 表明还有空闲线程，无需创建新线程 if (parent.getSubmittedCount()<=(parent.getPoolSize())) return super.offer(o); // 2. 若已提交任务数 ＞ 当前线程数 // 线程不够用了，返回false去创建新线程 if (parent.getPoolSize()<parent.getMaximumPoolSize()) return false; // 默认情况下总是把任务放入任务队列 return super.offer(o); } }

所以Tomcat维护 已提交任务数 是为了在任务队列长度无限时，让线程池还能有机会创建新线程。