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这篇是推动大家异步编程的思想的线程池的准备篇,要做好监控,让大家使用无后顾之忧,敬畏生产。

Java线程池作为最常使用到的并发工具,相信大家都不陌生,但是你真的确定使用对了吗?大名鼎鼎的阿里Java代码规范要求我们不使用 Executors来快速创建线程池,但是抛弃Executors,使用其它方式创建线程池就一定不会出现问题吗?本质上对于我们来说线程池本身的运行过程是一个黑盒,我们没办法了解线程池中的运行状态时,出现问题没有办法及时判断和预警。面对这种黑盒操作必须通过监控方式让其透明化,这样对我们来说才能更好的使用好线程池。因此必须对线程池做监控。

image.png
image.png

对于如何做监控,本质就是涉及三点,分别是数据采集、数据存储以及大盘的展示,接下来我们分说下这三点;

采集什么数据,对于我们来说需要采集就是黑盒的数据,什么又是线程池的黑盒数据,其实也就是整个线程处理的整个流程,在整个流程中,我们可以通过ThreadPoolExecutor中的七个方法获取数据,通过这七个方法采集到的数据就可以使线程池的执行过程透明化。

  • getCorePoolSize():获取核心线程数;
  • getMaximumPoolSize:获取最大线程数;
  • getQueue():获取线程池中的阻塞队列,并通过阻塞队列中的方法获取队列长度、元素个数等;
  • getPoolSize():获取线程池中的工作线程数(包括核心线程和非核心线程);
  • getActiveCount():获取活跃线程数,也就是正在执行任务的线程;
  • getLargestPoolSize():获取线程池曾经到过的最大工作线程数;
  • getTaskCount():获取历史已完成以及正在执行的总的任务数量;
  • 除了我们了解的这些流程以外,ThreadPoolExecutor中还提供了三种钩子函数,

  • beforeExecute():Worker线程执行任务之前会调用的方法;
  • afterExecute():在Worker线程执行任务之后会调用的方法;
  • terminated():当线程池从运行状态变更到TERMINATED状态之前调用的方法;
  • 对于beforeExecute和afterExecute可以理解为使用Aop监听线程执行的时间,这样子我们可以对每个线程运行的时间整体做监控,terminated可以理解为线程关闭时候的监控,这样我们就可以整体获取采集到线程池生命周期的所有数据了。

    对于存储我们这个比较适合采用时序性数据库,此外现在很多成熟的监控产品都可以满足我们大屏展示的诉求,这里推荐下美团Cat和Prometheus,这里不展开进行讲解,大家可以根据自己公司的监控产品进行选择,对于不同的方案采取的存储形式会有些差异,甚至自己都可以自定义实现一个功能,反正难度不大。

    在实际的项目开发中我们会遇到以下场景:

  • 不同的业务采用同一个线程池,这样如果某个服务阻塞,会影响到整体共用线程池的所有服务,会触发线程池的拒绝策略;
  • 流量突然增加,需要动态调整线程池的参数,这个时候又不能重启;
  • 针对这两种场景,我们对线程池再次进行了深入的思考:

  • 如何合理配置线程池参数;
  • 如何动态调整线程池参数;
  • 如何给不同的服务之间做线程池的隔离;
  • 关于这个问题面试的时候也是经常被问到,我只能说这个问题开始就是一个坑,针对与CPU密集型和I/O密集型,线程池的参数是有不同设计的,也不是遵守几个公式就可以搞定,当然可以参考,我认为对于线程池合理的参数的配置是经过多次调整得到的,甚至增加和减少业务都会影响一些参数,我不太建议大家每天背书式的CPU密集型就是N+1,非CPU密集型就是2N,因此我们更希望看到线程池动态配置。

    关于如何动态调整线程池,还是回到我们场景问题的解决上,对于流量突增核心就是提升线程池的处理速度,那如何提升线程池的处理速度,有两种方式,一种是加快业务的处理,也就是消费的快,显然这种在运行的业务中我们想改变还是比较困难,这个可以作为复盘的重点;还有一种就是增加消费者,增加消费者的重点就是调整核心线程数以及非核心线程数的数量。

    居于这种思考,这个时候我们需要看下ThreadPoolExecutor线程池源码,首先看下开始定义的变量,通过变量的设计我们就会发现大师就是大师,大师通过AtomicInteger修饰的ctl变量,高3位存储了线程池的状态,低29存储线程的个数,通过一个变量完成两件事情,完成状态判断以及限制线程最大个数。使用一个HashSet存储Worker的引用,而Worker继承了AbstractQueuedSynchronizer,实现一个一个不可冲入的独占锁保证线程的安全性。

    //用来标记线程池状态(高3位),线程个数(低29位)     
    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    //工作状态存储在高3位中
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
    //线程个数所能表达的最大数值
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;
    //线程池状态
    //RUNNING -1 能够接收新任务,也可以处理阻塞队列中的任务
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
    //SHUTDOWN 0 不可以接受新任务,继续处理阻塞队列中的任务
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
    //STOP 1 不接收新任务,不处理阻塞队列中的任务,并且会中断正在处理的任务
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
    //TIDYING 2 所有任务已经中止,且工作线程数量为0,最后变迁到这个状态的线程将要执行terminated()钩子方法,只会有一个线程执行这个方法;
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
    //TERMINATED 3 中止状态,已经执行完terminated()钩子方法
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;
    //任务队列,当线程池中的线程达到核心线程数量时,再提交任务 就会直接提交到 workQueue
    private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
    //线程池全局锁,增加worker减少worker时需要持有mainLock,修改线程池运行状态时,也需要
    private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
    //线程池中真正存放worker的地方。
    private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
    private final Condition termination = mainLock.newCondition();
    //记录线程池生命周期内 线程数最大值
    private int largestPoolSize;
    //记录线程池所完成任务总数
    private long completedTaskCount;
    //创建线程会使用线程工厂
    private volatile ThreadFactory threadFactory;
    //拒绝策略
    private volatile RejectedExecutionHandler handler;
    //存活时间
    private volatile long keepAliveTime;
    //控制核心线程数量内的线程 是否可以被回收。true 可以,false不可以。
    private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
    //核心线程池数量
    private volatile int corePoolSize;
    //线程池最大数量
    private volatile int maximumPoolSize;

    我们的重点看的是volatile修饰的corePoolSize、maximumPoolSize以及keepAliveTime,当然threadFactory和handler也可以看下,不过这两个不是我们解决动态调整线程池的关键。对于这些volatile修饰的关键的变量,从并发角度思考的,必然是有并发读写的操作才使用volatile修饰的,在指标采集中我们看到其get 的方法,对于写的操作我们可以猜测肯定提供了set 的方式,这个时候我们可以搜索下setCorePoolSize,果不其然我们真的搜索到了。

        public void setCorePoolSize(int corePoolSize) {
            if (corePoolSize < 0)
                throw new IllegalArgumentException();
            int delta = corePoolSize - this.corePoolSize;
            this.corePoolSize = corePoolSize;
            //新设置的corePoolSize小于当前核心线程数的时候
            //会调用interruptIdleWorkers方法来中断空闲的工作线程
            if (workerCountOf(ctl.get()) > corePoolSize)
                interruptIdleWorkers();
            else if (delta > 0) {
                //当设置的值大于当前值的时候核心线程数的时候
                //按照等待队列中的任务数量来创建新的工作线程
                int k = Math.min(delta, workQueue.size());
                while (k-- > 0 && addWorker(nulltrue)) {
                    if (workQueue.isEmpty())
                        break;
                }
            }
        }

    接下来我们看下interruptIdleWorkers的源码,此处源码使用ReentrantLock可重入锁,因为Worker的是通过一个全局的HashSer存储,这里通过ReentrantLock保证线程安全。

        private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
            //可重入锁
            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
            mainLock.lock();
            try {
                for (Worker w : workers) {
                    Thread t = w.thread;
                    if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
                        try {
                            //中断当前线程
                            t.interrupt();
                        } catch (SecurityException ignore) {
                        } finally {
                            w.unlock();
                        }
                    }
                    if (onlyOne)
                        break;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
        }

    接下来我们在验证一下是否存在其他相关的参数设置,如下:

        public void setMaximumPoolSize(int maximumPoolSize) {
            if (maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize)
                throw new IllegalArgumentException();
            this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
            if (workerCountOf(ctl.get()) > maximumPoolSize)
                interruptIdleWorkers();
        }
        public void setKeepAliveTime(long time, TimeUnit unit) {
            if (time < 0)
                throw new IllegalArgumentException();
            if (time == 0 && allowsCoreThreadTimeOut())
                throw new IllegalArgumentException("Core threads must have nonzero keep alive times");
            long keepAliveTime = unit.toNanos(time);
            long delta = keepAliveTime - this.keepAliveTime;
            this.keepAliveTime = keepAliveTime;
            if (delta < 0)
                interruptIdleWorkers();
        }
        public void setRejectedExecutionHandler(RejectedExecutionHandler handler) {
            if (handler == null)
                throw new NullPointerException();
            this.handler = handler;
        }

    这里我们会发现一个问题BlockingQueue的队列容量不能修改,看到美团的文章提供的一个可修改的队列ResizableCapacityLinkedBlockingQueue,于是乎去看了一下LinkedBlockingQueue的源码,发现了关于capacity是一个final修饰的,这个时候我就思考一番,这个地方采用volatile修饰,对外暴露可修改,这样就实现了动态修改阻塞队列的大小。

    关于如何给不同服务之间做线程池的隔离,这里我们可以采用Hystrix的舱壁模式,也就是说针对不同服务类型的服务单独创建线程池,这样就可以实现服务之间不相互影响,不会因为某个服务导致整体的服务影响都阻塞。

    聊了这么多前置的知识储备,接下来我们来聊聊实现方案,整体的实现方案我们建立在Spring Boot的基础实现,采用Spring Cloud刷新动态配置,采用该方式比较合适单体应用,对于有Appllo和Nacos可以通过监听配置方式的来动态刷新。

  • Maven依赖如下;
  •     <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-context</artifactId>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
                <scope>test</scope>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.projectlombok</groupId>
                <artifactId>lombok</artifactId>
                <version>1.18.12</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.slf4j</groupId>
                <artifactId>slf4j-api</artifactId>
                <version>1.7.5</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>ch.qos.logback</groupId>
                <artifactId>logback-core</artifactId>
                <version>1.2.3</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>ch.qos.logback</groupId>
                <artifactId>logback-classic</artifactId>
                <version>1.2.3</version>
            </dependency>

        </dependencies>

        <dependencyManagement>
            <dependencies>
                <dependency>
                    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                    <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                    <version>Hoxton.SR7</version>
                    <type>pom</type>
                    <scope>import</scope>
                </dependency>
            </dependencies>
        </dependencyManagement>
  • 配置信息如下:
  • monitor.threadpool.executors[0].thread-pool-name=first-monitor-thread-pool
    monitor.threadpool.executors[0].core-pool-size=4
    monitor.threadpool.executors[0].max-pool-size=8
    monitor.threadpool.executors[0].queue-capacity=100

    monitor.threadpool.executors[1].thread-pool-name=second-monitor-thread-pool
    monitor.threadpool.executors[1].core-pool-size=2
    monitor.threadpool.executors[1].max-pool-size=4
    monitor.threadpool.executors[1].queue-capacity=40
        
    /**
     * 线程池配置
     *
     * @author wangtongzhou 
     * @since 2022-03-11 21:41
     */

    @Data
    public class ThreadPoolProperties {

        /**
         * 线程池名称
         */

        private String threadPoolName;

        /**
         * 核心线程数
         */

        private Integer corePoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

        /**
         * 最大线程数
         */

        private Integer maxPoolSize;

        /**
         * 队列最大数量
         */

        private Integer queueCapacity;

        /**
         * 拒绝策略
         */

        private String rejectedExecutionType = "AbortPolicy";

        /**
         * 空闲线程存活时间
         */

        private Long keepAliveTime = 1L;

        /**
         * 空闲线程存活时间单位
         */

        private TimeUnit unit = TimeUnit.MILLISECONDS;


    }


    /**
     * 动态刷新线程池配置
     *
     * @author wangtongzhou 
     * @since 2022-03-13 14:09
     */

    @ConfigurationProperties(prefix = "monitor.threadpool")
    @Data
    @Component
    public class DynamicThreadPoolProperties {

        private List<ThreadPoolProperties> executors;
    }
  • 自定可修改阻塞队列大小的方式如下:
  • /**
     * 可重新设定队列大小的阻塞队列
     *
     * @author wangtongzhou 
     * @since 2022-03-13 11:54
     */

    public class ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<Eextends AbstractQueue<E>
            implements BlockingDeque<E>, java.io.Serializable 
    {
        /*
         * Implemented as a simple doubly-linked list protected by a
         * single lock and using conditions to manage blocking.
         *
         * To implement weakly consistent iterators, it appears we need to
         * keep all Nodes GC-reachable from a predecessor dequeued Node.
         * That would cause two problems:
         * - allow a rogue Iterator to cause unbounded memory retention
         * - cause cross-generational linking of old Nodes to new Nodes if
         *   a Node was tenured while live, which generational GCs have a
         *   hard time dealing with, causing repeated major collections.
         * However, only non-deleted Nodes need to be reachable from
         * dequeued Nodes, and reachability does not necessarily have to
         * be of the kind understood by the GC.  We use the trick of
         * linking a Node that has just been dequeued to itself.  Such a
         * self-link implicitly means to jump to "first" (for next links)
         * or "last" (for prev links).
         */


        /*
         * We have "diamond" multiple interface/abstract class inheritance
         * here, and that introduces ambiguities. Often we want the
         * BlockingDeque javadoc combined with the AbstractQueue
         * implementation, so a lot of method specs are duplicated here.
         */


        private static final long serialVersionUID = -387911632671998426L;

        /**
         * Doubly-linked list node class
         */

        static final class Node<E{
            /**
             * The item, or null if this node has been removed.
             */

            E item;

            /**
             * One of:
             * - the real predecessor Node
             * - this Node, meaning the predecessor is tail
             * - null, meaning there is no predecessor
             */

            Node<E> prev;

            /**
             * One of:
             * - the real successor Node
             * - this Node, meaning the successor is head
             * - null, meaning there is no successor
             */

            Node<E> next;

            Node(E x) {
                item = x;
            }
        }

        /**
         * Pointer to first node.
         * Invariant: (first == null && last == null) ||
         * (first.prev == null && first.item != null)
         */

        transient Node<E> first;

        /**
         * Pointer to last node.
         * Invariant: (first == null && last == null) ||
         * (last.next == null && last.item != null)
         */

        transient Node<E> last;

        /**
         * Number of items in the deque
         */

        private transient int count;

        /**
         * Maximum number of items in the deque
         */

        private volatile int capacity;

        public int getCapacity() {
            return capacity;
        }

        public void setCapacity(int capacity) {
            this.capacity = capacity;
        }

        /**
         * Main lock guarding all access
         */

        final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

        /**
         * Condition for waiting takes
         */

        private final Condition notEmpty = lock.newCondition();

        /**
         * Condition for waiting puts
         */

        private final Condition notFull = lock.newCondition();

        /**
         * Creates a {@code ResizableCapacityLinkedBlockIngQueue} with a capacity of
         * {@link Integer#MAX_VALUE}.
         */

        public ResizableCapacityLinkedBlockingQueue() {
            this(Integer.MAX_VALUE);
        }

        /**
         * Creates a {@code ResizableCapacityLinkedBlockIngQueue} with the given (fixed) capacity.
         *
         * @param capacity the capacity of this deque
         * @throws IllegalArgumentException if {@code capacity} is less than 1
         */

        public ResizableCapacityLinkedBlockingQueue(int capacity) {
            if (capacity <= 0) {
                throw new IllegalArgumentException();
            }
            this.capacity = capacity;
        }

        /**
         * Creates a {@code ResizableCapacityLinkedBlockIngQueue} with a capacity of
         * {@link Integer#MAX_VALUE}, initially containing the elements of
         * the given collection, added in traversal order of the
         * collection's iterator.
         *
         * @param c the collection of elements to initially contain
         * @throws NullPointerException if the specified collection or any
         *                              of its elements are null
         */

        public ResizableCapacityLinkedBlockingQueue(Collection<? extends E> c) {
            this(Integer.MAX_VALUE);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock(); // Never contended, but necessary for visibility
            try {
                for (E e : c) {
                    if (e == null) {
                        throw new NullPointerException();
                    }
                    if (!linkLast(new Node<E>(e))) {
                        throw new IllegalStateException("Deque full");
                    }
                }
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }


        // Basic linking and unlinking operations, called only while holding lock

        /**
         * Links node as first element, or returns false if full.
         */

        private boolean linkFirst(Node<E> node) {
            // assert lock.isHeldByCurrentThread();
            if (count >= capacity) {
                return false;
            }
            Node<E> f = first;
            node.next = f;
            first = node;
            if (last == null) {
                last = node;
            } else {
                f.prev = node;
            }
            ++count;
            notEmpty.signal();
            return true;
        }

        /**
         * Links node as last element, or returns false if full.
         */

        private boolean linkLast(Node<E> node) {
            // assert lock.isHeldByCurrentThread();
            if (count >= capacity) {
                return false;
            }
            Node<E> l = last;
            node.prev = l;
            last = node;
            if (first == null) {
                first = node;
            } else {
                l.next = node;
            }
            ++count;
            notEmpty.signal();
            return true;
        }

        /**
         * Removes and returns first element, or null if empty.
         */

        private E unlinkFirst() {
            // assert lock.isHeldByCurrentThread();
            Node<E> f = first;
            if (f == null) {
                return null;
            }
            Node<E> n = f.next;
            E item = f.item;
            f.item = null;
            f.next = f; // help GC
            first = n;
            if (n == null) {
                last = null;
            } else {
                n.prev = null;
            }
            --count;
            notFull.signal();
            return item;
        }

        /**
         * Removes and returns last element, or null if empty.
         */

        private E unlinkLast() {
            // assert lock.isHeldByCurrentThread();
            Node<E> l = last;
            if (l == null) {
                return null;
            }
            Node<E> p = l.prev;
            E item = l.item;
            l.item = null;
            l.prev = l; // help GC
            last = p;
            if (p == null) {
                first = null;
            } else {
                p.next = null;
            }
            --count;
            notFull.signal();
            return item;
        }

        /**
         * Unlinks x.
         */

        void unlink(Node<E> x) {
            // assert lock.isHeldByCurrentThread();
            Node<E> p = x.prev;
            Node<E> n = x.next;
            if (p == null) {
                unlinkFirst();
            } else if (n == null) {
                unlinkLast();
            } else {
                p.next = n;
                n.prev = p;
                x.item = null;
                // Don't mess with x's links.  They may still be in use by
                // an iterator.
                --count;
                notFull.signal();
            }
        }

        // BlockingDeque methods

        /**
         * @throws IllegalStateException if this deque is full
         * @throws NullPointerException  {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public void addFirst(E e) {
            if (!offerFirst(e)) {
                throw new IllegalStateException("Deque full");
            }
        }

        /**
         * @throws IllegalStateException if this deque is full
         * @throws NullPointerException  {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public void addLast(E e) {
            if (!offerLast(e)) {
                throw new IllegalStateException("Deque full");
            }
        }

        /**
         * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public boolean offerFirst(E e) {
            if (e == null) {
                throw new NullPointerException();
            }
            Node<E> node = new Node<E>(e);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return linkFirst(node);
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public boolean offerLast(E e) {
            if (e == nullthrow new NullPointerException();
            Node<E> node = new Node<E>(e);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return linkLast(node);
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
         * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public void putFirst(E e) throws InterruptedException {
            if (e == null) {
                throw new NullPointerException();
            }
            Node<E> node = new Node<E>(e);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                while (!linkFirst(node)) {
                    notFull.await();
                }
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
         * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public void putLast(E e) throws InterruptedException {
            if (e == null) {
                throw new NullPointerException();
            }
            Node<E> node = new Node<E>(e);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                while (!linkLast(node)) {
                    notFull.await();
                }
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
         * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public boolean offerFirst(E e, long timeout, TimeUnit unit)
                throws InterruptedException 
    {
            if (e == null) {
                throw new NullPointerException();
            }
            Node<E> node = new Node<E>(e);
            long nanos = unit.toNanos(timeout);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lockInterruptibly();
            try {
                while (!linkFirst(node)) {
                    if (nanos <= 0) {
                        return false;
                    }
                    nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
                }
                return true;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
         * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public boolean offerLast(E e, long timeout, TimeUnit unit)
                throws InterruptedException 
    {
            if (e == nullthrow new NullPointerException();
            Node<E> node = new Node<E>(e);
            long nanos = unit.toNanos(timeout);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lockInterruptibly();
            try {
                while (!linkLast(node)) {
                    if (nanos <= 0) {
                        return false;
                    }
                    nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
                }
                return true;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public E removeFirst() {
            E x = pollFirst();
            if (x == null) {
                throw new NoSuchElementException();
            }
            return x;
        }

        /**
         * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public E removeLast() {
            E x = pollLast();
            if (x == null) {
                throw new NoSuchElementException();
            }
            return x;
        }

        @Override
        public E pollFirst() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return unlinkFirst();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public E pollLast() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return unlinkLast();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public E takeFirst() throws InterruptedException {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                E x;
                while ((x = unlinkFirst()) == null) {
                    notEmpty.await();
                }
                return x;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public E takeLast() throws InterruptedException {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                E x;
                while ((x = unlinkLast()) == null) {
                    notEmpty.await();
                }
                return x;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public E pollFirst(long timeout, TimeUnit unit)
                throws InterruptedException 
    {
            long nanos = unit.toNanos(timeout);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lockInterruptibly();
            try {
                E x;
                while ((x = unlinkFirst()) == null) {
                    if (nanos <= 0) {
                        return null;
                    }
                    nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
                }
                return x;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public E pollLast(long timeout, TimeUnit unit)
                throws InterruptedException 
    {
            long nanos = unit.toNanos(timeout);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lockInterruptibly();
            try {
                E x;
                while ((x = unlinkLast()) == null) {
                    if (nanos <= 0) {
                        return null;
                    }
                    nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
                }
                return x;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public E getFirst() {
            E x = peekFirst();
            if (x == null) {
                throw new NoSuchElementException();
            }
            return x;
        }

        /**
         * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public E getLast() {
            E x = peekLast();
            if (x == null) {
                throw new NoSuchElementException();
            }
            return x;
        }

        @Override
        public E peekFirst() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return (first == null) ? null : first.item;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public E peekLast() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return (last == null) ? null : last.item;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
            if (o == null) {
                return false;
            }
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                    if (o.equals(p.item)) {
                        unlink(p);
                        return true;
                    }
                }
                return false;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
            if (o == null) {
                return false;
            }
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                for (Node<E> p = last; p != null; p = p.prev) {
                    if (o.equals(p.item)) {
                        unlink(p);
                        return true;
                    }
                }
                return false;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        // BlockingQueue methods

        /**
         * Inserts the specified element at the end of this deque unless it would
         * violate capacity restrictions.  When using a capacity-restricted deque,
         * it is generally preferable to use method {@link #offer(Object) offer}.
         *
         * <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.
         *
         * @throws IllegalStateException if this deque is full
         * @throws NullPointerException  if the specified element is null
         */

        @Override
        public boolean add(E e) {
            addLast(e);
            return true;
        }

        /**
         * @throws NullPointerException if the specified element is null
         */

        @Override
        public boolean offer(E e) {
            return offerLast(e);
        }

        /**
         * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
         * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public void put(E e) throws InterruptedException {
            putLast(e);
        }

        /**
         * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
         * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
                throws InterruptedException 
    {
            return offerLast(e, timeout, unit);
        }

        /**
         * Retrieves and removes the head of the queue represented by this deque.
         * This method differs from {@link #poll poll} only in that it throws an
         * exception if this deque is empty.
         *
         * <p>This method is equivalent to {@link #removeFirst() removeFirst}.
         *
         * @return the head of the queue represented by this deque
         * @throws NoSuchElementException if this deque is empty
         */

        @Override
        public E remove() {
            return removeFirst();
        }

        @Override
        public E poll() {
            return pollFirst();
        }

        @Override
        public E take() throws InterruptedException {
            return takeFirst();
        }

        @Override
        public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
            return pollFirst(timeout, unit);
        }

        /**
         * Retrieves, but does not remove, the head of the queue represented by
         * this deque.  This method differs from {@link #peek peek} only in that
         * it throws an exception if this deque is empty.
         *
         * <p>This method is equivalent to {@link #getFirst() getFirst}.
         *
         * @return the head of the queue represented by this deque
         * @throws NoSuchElementException if this deque is empty
         */

        @Override
        public E element() {
            return getFirst();
        }

        @Override
        public E peek() {
            return peekFirst();
        }

        /**
         * Returns the number of additional elements that this deque can ideally
         * (in the absence of memory or resource constraints) accept without
         * blocking. This is always equal to the initial capacity of this deque
         * less the current {@code size} of this deque.
         *
         * <p>Note that you <em>cannot</em> always tell if an attempt to insert
         * an element will succeed by inspecting {@code remainingCapacity}
         * because it may be the case that another thread is about to
         * insert or remove an element.
         */

        @Override
        public int remainingCapacity() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return capacity - count;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * @throws UnsupportedOperationException {@inheritDoc}
         * @throws ClassCastException            {@inheritDoc}
         * @throws NullPointerException          {@inheritDoc}
         * @throws IllegalArgumentException      {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public int drainTo(Collection<? super E> c) {
            return drainTo(c, Integer.MAX_VALUE);
        }

        /**
         * @throws UnsupportedOperationException {@inheritDoc}
         * @throws ClassCastException            {@inheritDoc}
         * @throws NullPointerException          {@inheritDoc}
         * @throws IllegalArgumentException      {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements) {
            if (c == null) {
                throw new NullPointerException();
            }
            if (c == this) {
                throw new IllegalArgumentException();
            }
            if (maxElements <= 0) {
                return 0;
            }
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                int n = Math.min(maxElements, count);
                for (int i = 0; i < n; i++) {
                    c.add(first.item);   // In this order, in case add() throws.
                    unlinkFirst();
                }
                return n;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        // Stack methods

        /**
         * @throws IllegalStateException if this deque is full
         * @throws NullPointerException  {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public void push(E e) {
            addFirst(e);
        }

        /**
         * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
         */

        @Override
        public E pop() {
            return removeFirst();
        }

        // Collection methods

        /**
         * Removes the first occurrence of the specified element from this deque.
         * If the deque does not contain the element, it is unchanged.
         * More formally, removes the first element {@code e} such that
         * {@code o.equals(e)} (if such an element exists).
         * Returns {@code true} if this deque contained the specified element
         * (or equivalently, if this deque changed as a result of the call).
         *
         * <p>This method is equivalent to
         * {@link #removeFirstOccurrence(Object) removeFirstOccurrence}.
         *
         * @param o element to be removed from this deque, if present
         * @return {@code true} if this deque changed as a result of the call
         */

        @Override
        public boolean remove(Object o) {
            return removeFirstOccurrence(o);
        }

        /**
         * Returns the number of elements in this deque.
         *
         * @return the number of elements in this deque
         */

        @Override
        public int size() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return count;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * Returns {@code true} if this deque contains the specified element.
         * More formally, returns {@code true} if and only if this deque contains
         * at least one element {@code e} such that {@code o.equals(e)}.
         *
         * @param o object to be checked for containment in this deque
         * @return {@code true} if this deque contains the specified element
         */

        @Override
        public boolean contains(Object o) {
            if (o == null) {
                return false;
            }
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                    if (o.equals(p.item)) {
                        return true;
                    }
                }
                return false;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /*
         * TODO: Add support for more efficient bulk operations.
         *
         * We don't want to acquire the lock for every iteration, but we
         * also want other threads a chance to interact with the
         * collection, especially when count is close to capacity.
         */


    //     /**
    //      * Adds all of the elements in the specified collection to this
    //      * queue.  Attempts to addAll of a queue to itself result in
    //      * {@code IllegalArgumentException}. Further, the behavior of
    //      * this operation is undefined if the specified collection is
    //      * modified while the operation is in progress.
    //      *
    //      * @param c collection containing elements to be added to this queue
    //      * @return {@code true} if this queue changed as a result of the call
    //      * @throws ClassCastException            {@inheritDoc}
    //      * @throws NullPointerException          {@inheritDoc}
    //      * @throws IllegalArgumentException      {@inheritDoc}
    //      * @throws IllegalStateException if this deque is full
    //      * @see #add(Object)
    //      */
    //     public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    //         if (c == null)
    //             throw new NullPointerException();
    //         if (c == this)
    //             throw new IllegalArgumentException();
    //         final ReentrantLock lock = this.lock;
    //         lock.lock();
    //         try {
    //             boolean modified = false;
    //             for (E e : c)
    //                 if (linkLast(e))
    //                     modified = true;
    //             return modified;
    //         } finally {
    //             lock.unlock();
    //         }
    //     }

        /**
         * Returns an array containing all of the elements in this deque, in
         * proper sequence (from first to last element).
         *
         * <p>The returned array will be "safe" in that no references to it are
         * maintained by this deque.  (In other words, this method must allocate
         * a new array).  The caller is thus free to modify the returned array.
         *
         * <p>This method acts as bridge between array-based and collection-based
         * APIs.
         *
         * @return an array containing all of the elements in this deque
         */

        @Override
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public Object[] toArray() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                Object[] a = new Object[count];
                int k = 0;
                for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                    a[k++] = p.item;
                }
                return a;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * Returns an array containing all of the elements in this deque, in
         * proper sequence; the runtime type of the returned array is that of
         * the specified array.  If the deque fits in the specified array, it
         * is returned therein.  Otherwise, a new array is allocated with the
         * runtime type of the specified array and the size of this deque.
         *
         * <p>If this deque fits in the specified array with room to spare
         * (i.e., the array has more elements than this deque), the element in
         * the array immediately following the end of the deque is set to
         * {@code null}.
         *
         * <p>Like the {@link #toArray()} method, this method acts as bridge between
         * array-based and collection-based APIs.  Further, this method allows
         * precise control over the runtime type of the output array, and may,
         * under certain circumstances, be used to save allocation costs.
         *
         * <p>Suppose {@code x} is a deque known to contain only strings.
         * The following code can be used to dump the deque into a newly
         * allocated array of {@code String}:
         *
         * <pre> {@code String[] y = x.toArray(new String[0]);}</pre>
         * <p>
         * Note that {@code toArray(new Object[0])} is identical in function to
         * {@code toArray()}.
         *
         * @param a the array into which the elements of the deque are to
         *          be stored, if it is big enough; otherwise, a new array of the
         *          same runtime type is allocated for this purpose
         * @return an array containing all of the elements in this deque
         * @throws ArrayStoreException  if the runtime type of the specified array
         *                              is not a supertype of the runtime type of every element in
         *                              this deque
         * @throws NullPointerException if the specified array is null
         */

        @Override
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public <T> T[] toArray(T[] a) {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                if (a.length < count) {
                    a = (T[]) java.lang.reflect.Array.newInstance
                            (a.getClass().getComponentType(), count);
                }
                int k = 0;
                for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                    a[k++] = (T) p.item;
                }
                if (a.length > k) {
                    a[k] = null;
                }
                return a;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public String toString() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                Node<E> p = first;
                if (p == null) {
                    return "[]";
                }
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                sb.append('[');
                for (; ; ) {
                    E e = p.item;
                    sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);
                    p = p.next;
                    if (p == null) {
                        return sb.append(']').toString();
                    }
                    sb.append(',').append(' ');
                }
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * Atomically removes all of the elements from this deque.
         * The deque will be empty after this call returns.
         */

        @Override
        public void clear() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                for (Node<E> f = first; f != null; ) {
                    f.item = null;
                    Node<E> n = f.next;
                    f.prev = null;
                    f.next = null;
                    f = n;
                }
                first = last = null;
                count = 0;
                notFull.signalAll();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * Returns an iterator over the elements in this deque in proper sequence.
         * The elements will be returned in order from first (head) to last (tail).
         *
         * <p>The returned iterator is
         * <a href="package-summary.html#Weakly"><i>weakly consistent</i></a>.
         *
         * @return an iterator over the elements in this deque in proper sequence
         */

        @Override
        public Iterator<E> iterator() {
            return new Itr();
        }

        /**
         * Returns an iterator over the elements in this deque in reverse
         * sequential order.  The elements will be returned in order from
         * last (tail) to first (head).
         *
         * <p>The returned iterator is
         * <a href="package-summary.html#Weakly"><i>weakly consistent</i></a>.
         *
         * @return an iterator over the elements in this deque in reverse order
         */

        @Override
        public Iterator<E> descendingIterator() {
            return new DescendingItr();
        }

        /**
         * Base class for Iterators for ResizableCapacityLinkedBlockIngQueue
         */

        private abstract class AbstractItr implements Iterator<E{
            /**
             * The next node to return in next()
             */

            Node<E> next;

            /**
             * nextItem holds on to item fields because once we claim that
             * an element exists in hasNext(), we must return item read
             * under lock (in advance()) even if it was in the process of
             * being removed when hasNext() was called.
             */

            E nextItem;

            /**
             * Node returned by most recent call to next. Needed by remove.
             * Reset to null if this element is deleted by a call to remove.
             */

            private Node<E> lastRet;

            abstract Node<E> firstNode();

            abstract Node<E> nextNode(Node<E> n);

            AbstractItr() {
                // set to initial position
                final ReentrantLock lock = ResizableCapacityLinkedBlockingQueue.this.lock;
                lock.lock();
                try {
                    next = firstNode();
                    nextItem = (next == null) ? null : next.item;
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }

            /**
             * Returns the successor node of the given non-null, but
             * possibly previously deleted, node.
             */

            private Node<E> succ(Node<E> n) {
                // Chains of deleted nodes ending in null or self-links
                // are possible if multiple interior nodes are removed.
                for (; ; ) {
                    Node<E> s = nextNode(n);
                    if (s == null) {
                        return null;
                    } else if (s.item != null) {
                        return s;
                    } else if (s == n) {
                        return firstNode();
                    } else {
                        n = s;
                    }
                }
            }

            /**
             * Advances next.
             */

            void advance() {
                final ReentrantLock lock = ResizableCapacityLinkedBlockingQueue.this.lock;
                lock.lock();
                try {
                    // assert next != null;
                    next = succ(next);
                    nextItem = (next == null) ? null : next.item;
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }

            @Override
            public boolean hasNext() {
                return next != null;
            }

            @Override
            public E next() {
                if (next == null) {
                    throw new NoSuchElementException();
                }
                lastRet = next;
                E x = nextItem;
                advance();
                return x;
            }

            @Override
            public void remove() {
                Node<E> n = lastRet;
                if (n == null) {
                    throw new IllegalStateException();
                }
                lastRet = null;
                final ReentrantLock lock = ResizableCapacityLinkedBlockingQueue.this.lock;
                lock.lock();
                try {
                    if (n.item != null) {
                        unlink(n);
                    }
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }

        /**
         * Forward iterator
         */

        private class Itr extends AbstractItr {
            @Override
            Node<E> firstNode() {
                return first;
            }

            @Override
            Node<E> nextNode(Node<E> n) {
                return n.next;
            }
        }

        /**
         * Descending iterator
         */

        private class DescendingItr extends AbstractItr {
            @Override
            Node<E> firstNode() {
                return last;
            }

            @Override
            Node<E> nextNode(Node<E> n) {
                return n.prev;
            }
        }

        /**
         * A customized variant of Spliterators.IteratorSpliterator
         */

        static final class LBDSpliterator<Eimplements Spliterator<E{
            static final int MAX_BATCH = 1 << 25;  // max batch array size;
            final ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> queue;
            Node<E> current;    // current node; null until initialized
            int batch;          // batch size for splits
            boolean exhausted;  // true when no more nodes
            long est;           // size estimate

            LBDSpliterator(ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> queue) {
                this.queue = queue;
                this.est = queue.size();
            }

            @Override
            public long estimateSize() {
                return est;
            }

            @Override
            public Spliterator<E> trySplit() {
                Node<E> h;
                final ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> q = this.queue;
                int b = batch;
                int n = (b <= 0) ? 1 : (b >= MAX_BATCH) ? MAX_BATCH : b + 1;
                if (!exhausted &&
                        ((h = current) != null || (h = q.first) != null) &&
                        h.next != null) {
                    Object[] a = new Object[n];
                    final ReentrantLock lock = q.lock;
                    int i = 0;
                    Node<E> p = current;
                    lock.lock();
                    try {
                        if (p != null || (p = q.first) != null) {
                            do {
                                if ((a[i] = p.item) != null) {
                                    ++i;
                                }
                            } while ((p = p.next) != null && i < n);
                        }
                    } finally {
                        lock.unlock();
                    }
                    if ((current = p) == null) {
                        est = 0L;
                        exhausted = true;
                    } else if ((est -= i) < 0L) {
                        est = 0L;
                    }
                    if (i > 0) {
                        batch = i;
                        return Spliterators.spliterator
                                (a, 0, i, Spliterator.ORDERED | Spliterator.NONNULL |
                                        Spliterator.CONCURRENT);
                    }
                }
                return null;
            }

            @Override
            public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
                if (action == null) {
                    throw new NullPointerException();
                }
                final ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> q = this.queue;
                final ReentrantLock lock = q.lock;
                if (!exhausted) {
                    exhausted = true;
                    Node<E> p = current;
                    do {
                        E e = null;
                        lock.lock();
                        try {
                            if (p == null) {
                                p = q.first;
                            }
                            while (p != null) {
                                e = p.item;
                                p = p.next;
                                if (e != null) {
                                    break;
                                }
                            }
                        } finally {
                            lock.unlock();
                        }
                        if (e != null) {
                            action.accept(e);
                        }
                    } while (p != null);
                }
            }

            @Override
            public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
                if (action == null) {
                    throw new NullPointerException();
                }
                final ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> q = this.queue;
                final ReentrantLock lock = q.lock;
                if (!exhausted) {
                    E e = null;
                    lock.lock();
                    try {
                        if (current == null) {
                            current = q.first;
                        }
                        while (current != null) {
                            e = current.item;
                            current = current.next;
                            if (e != null) {
                                break;
                            }
                        }
                    } finally {
                        lock.unlock();
                    }
                    if (current == null) {
                        exhausted = true;
                    }
                    if (e != null) {
                        action.accept(e);
                        return true;
                    }
                }
                return false;
            }

            @Override
            public int characteristics() {
                return Spliterator.ORDERED | Spliterator.NONNULL |
                        Spliterator.CONCURRENT;
            }
        }

        /**
         * Returns a {@link Spliterator} over the elements in this deque.
         *
         * <p>The returned spliterator is
         * <a href="package-summary.html#Weakly"><i>weakly consistent</i></a>.
         *
         * <p>The {@code Spliterator} reports {@link Spliterator#CONCURRENT},
         * {@link Spliterator#ORDERED}, and {@link Spliterator#NONNULL}.
         *
         * @return a {@code Spliterator} over the elements in this deque
         * @implNote The {@code Spliterator} implements {@code trySplit} to permit limited
         * parallelism.
         * @since 1.8
         */

        @Override
        public Spliterator<E> spliterator() {
            return new LBDSpliterator<E>(this);
        }

        /**
         * Saves this deque to a stream (that is, serializes it).
         *
         * @param s the stream
         * @throws java.io.IOException if an I/O error occurs
         * @serialData The capacity (int), followed by elements (each an
         * {@code Object}) in the proper order, followed by a null
         */

        private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
                throws java.io.IOException 
    {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                // Write out capacity and any hidden stuff
                s.defaultWriteObject();
                // Write out all elements in the proper order.
                for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                    s.writeObject(p.item);
                }
                // Use trailing null as sentinel
                s.writeObject(null);
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * Reconstitutes this deque from a stream (that is, deserializes it).
         *
         * @param s the stream
         * @throws ClassNotFoundException if the class of a serialized object
         *                                could not be found
         * @throws java.io.IOException    if an I/O error occurs
         */

        private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
                throws java.io.IOException, ClassNotFoundException 
    {
            s.defaultReadObject();
            count = 0;
            first = null;
            last = null;
            // Read in all elements and place in queue
            for (; ; ) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                E item = (E) s.readObject();
                if (item == null) {
                    break;
                }
                add(item);
            }
        }
    }

  • 自定义线程池,增加每个线程处理的耗时,以及平均耗时、最大耗时、最小耗时,以及输出监控日志信息等等;
  • /**
     * 线程池监控类
     *
     * @author wangtongzhou 
     * @since 2022-02-23 07:27
     */

    public class ThreadPoolMonitor extends ThreadPoolExecutor {

        private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ThreadPoolMonitor.class);

        /**
         * 默认拒绝策略
         */

        private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy();

        /**
         * 线程池名称,一般以业务名称命名,方便区分
         */

        private String poolName;

        /**
         * 最短执行时间
         */

        private Long minCostTime;

        /**
         * 最长执行时间
         */

        private Long maxCostTime;
        /**
         * 总的耗时
         */

        private AtomicLong totalCostTime = new AtomicLong();

        private ThreadLocal<Long> startTimeThreadLocal = new ThreadLocal<>();

        /**
         * 调用父类的构造方法,并初始化HashMap和线程池名称
         *
         * @param corePoolSize    线程池核心线程数
         * @param maximumPoolSize 线程池最大线程数
         * @param keepAliveTime   线程的最大空闲时间
         * @param unit            空闲时间的单位
         * @param workQueue       保存被提交任务的队列
         * @param poolName        线程池名称
         */

        public ThreadPoolMonitor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                                 TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, String poolName)
     
    {
            this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
                    Executors.defaultThreadFactory(), poolName);
        }


        /**
         * 调用父类的构造方法,并初始化HashMap和线程池名称
         *
         * @param corePoolSize    线程池核心线程数
         * @param maximumPoolSize 线程池最大线程数
         * @param keepAliveTime   线程的最大空闲时间
         * @param unit            空闲时间的单位
         * @param workQueue       保存被提交任务的队列
         * @param
         * @param poolName        线程池名称
         */

        public ThreadPoolMonitor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                                 TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler, String poolName)
     
    {
            this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
                    Executors.defaultThreadFactory(), handler, poolName);
        }


        /**
         * 调用父类的构造方法,并初始化HashMap和线程池名称
         *
         * @param corePoolSize    线程池核心线程数
         * @param maximumPoolSize 线程池最大线程数
         * @param keepAliveTime   线程的最大空闲时间
         * @param unit            空闲时间的单位
         * @param workQueue       保存被提交任务的队列
         * @param threadFactory   线程工厂
         * @param poolName        线程池名称
         */

        public ThreadPoolMonitor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                                 TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                                 ThreadFactory threadFactory, String poolName)
     
    {
            super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, defaultHandler);
            this.poolName = poolName;
        }


        /**
         * 调用父类的构造方法,并初始化HashMap和线程池名称
         *
         * @param corePoolSize    线程池核心线程数
         * @param maximumPoolSize 线程池最大线程数
         * @param keepAliveTime   线程的最大空闲时间
         * @param unit            空闲时间的单位
         * @param workQueue       保存被提交任务的队列
         * @param threadFactory   线程工厂
         * @param handler         拒绝策略
         * @param poolName        线程池名称
         */

        public ThreadPoolMonitor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                                 TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                                 ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler, String poolName)
     
    {
            super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
            this.poolName = poolName;
        }


        /**
         * 线程池延迟关闭时(等待线程池里的任务都执行完毕),统计线程池情况
         */

        @Override
        public void shutdown() {
            // 统计已执行任务、正在执行任务、未执行任务数量
            LOGGER.info("{} 关闭线程池, 已执行任务: {}, 正在执行任务: {}, 未执行任务数量: {}",
                    this.poolName, this.getCompletedTaskCount(), this.getActiveCount(), this.getQueue().size());
            super.shutdown();
        }

        /**
         * 线程池立即关闭时,统计线程池情况
         */

        @Override
        public List<Runnable> shutdownNow() {
            // 统计已执行任务、正在执行任务、未执行任务数量
            LOGGER.info("{} 立即关闭线程池,已执行任务: {}, 正在执行任务: {}, 未执行任务数量: {}",
                    this.poolName, this.getCompletedTaskCount(), this.getActiveCount(), this.getQueue().size());
            return super.shutdownNow();
        }

        /**
         * 任务执行之前,记录任务开始时间
         */

        @Override
        protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
            startTimeThreadLocal.set(System.currentTimeMillis());
        }

        /**
         * 任务执行之后,计算任务结束时间
         */

        @Override
        protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
            long costTime = System.currentTimeMillis() - startTimeThreadLocal.get();
            startTimeThreadLocal.remove();
            maxCostTime = maxCostTime > costTime ? maxCostTime : costTime;
            if (getCompletedTaskCount() == 0) {
                minCostTime = costTime;
            }
            minCostTime = minCostTime < costTime ? minCostTime : costTime;
            totalCostTime.addAndGet(costTime);
            LOGGER.info("{}-pool-monitor: " +
                            "任务耗时: {} ms, 初始线程数: {}, 核心线程数: {}, 执行的任务数量: {}, " +
                            "已完成任务数量: {}, 任务总数: {}, 队列里缓存的任务数量: {}, 池中存在的最大线程数: {}, " +
                            "最大允许的线程数: {},  线程空闲时间: {}, 线程池是否关闭: {}, 线程池是否终止: {}",
                    this.poolName,
                    costTime, this.getPoolSize(), this.getCorePoolSize(), this.getActiveCount(),
                    this.getCompletedTaskCount(), this.getTaskCount(), this.getQueue().size(), this.getLargestPoolSize(),
                    this.getMaximumPoolSize(), this.getKeepAliveTime(TimeUnit.MILLISECONDS), this.isShutdown(), this.isTerminated());
        }


        public Long getMinCostTime() {
            return minCostTime;
        }

        public Long getMaxCostTime() {
            return maxCostTime;
        }

        public long getAverageCostTime(){
            if(getCompletedTaskCount()==0||totalCostTime.get()==0){
                return 0;
            }
            return totalCostTime.get()/getCompletedTaskCount();
        }

        /**
         * 生成线程池所用的线程,改写了线程池默认的线程工厂,传入线程池名称,便于问题追踪
         */

        static class MonitorThreadFactory implements ThreadFactory {
            private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
            private final ThreadGroup group;
            private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
            private final String namePrefix;

            /**
             * 初始化线程工厂
             *
             * @param poolName 线程池名称
             */

            MonitorThreadFactory(String poolName) {
                SecurityManager s = System.getSecurityManager();
                group = Objects.nonNull(s) ? s.getThreadGroup() : Thread.currentThread().getThreadGroup();
                namePrefix = poolName + "-pool-" + poolNumber.getAndIncrement() + "-thread-";
            }

            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
                Thread t = new Thread(group, r, namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(), 0);
                if (t.isDaemon()) {
                    t.setDaemon(false);
                }
                if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY) {
                    t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
                }
                return t;
            }
        }
    }

  • 动态修改线程池的类,通过Spring的监听器监控配置刷新方法,实现动态更新线程池的参数;
  • /**
     * 动态刷新线程池
     *
     * @author wangtongzhou
     * @since 2022-03-13 14:13
     */

    @Component
    @Slf4j
    public class DynamicThreadPoolManager {


        @Autowired
        private DynamicThreadPoolProperties dynamicThreadPoolProperties;

        /**
         * 存储线程池对象
         */

        public Map<String, ThreadPoolMonitor> threadPoolExecutorMap = new HashMap<>();


        public Map<String, ThreadPoolMonitor> getThreadPoolExecutorMap() {
            return threadPoolExecutorMap;
        }


        /**
         * 初始化线程池
         */

        @PostConstruct
        public void init() {
            createThreadPools(dynamicThreadPoolProperties);
        }

        /**
         * 初始化线程池的创建
         *
         * @param dynamicThreadPoolProperties
         */

        private void createThreadPools(DynamicThreadPoolProperties dynamicThreadPoolProperties) {
            dynamicThreadPoolProperties.getExecutors().forEach(config -> {
                if (!threadPoolExecutorMap.containsKey(config.getThreadPoolName())) {
                    ThreadPoolMonitor threadPoolMonitor = new ThreadPoolMonitor(
                            config.getCorePoolSize(),
                            config.getMaxPoolSize(),
                            config.getKeepAliveTime(),
                            config.getUnit(),
                            new ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<>(config.getQueueCapacity()),
                            RejectedExecutionHandlerEnum.getRejectedExecutionHandler(config.getRejectedExecutionType()),
                            config.getThreadPoolName()
                    );
                    threadPoolExecutorMap.put(config.getThreadPoolName(),
                            threadPoolMonitor);
                }

            });
        }

        /**
         * 调整线程池
         *
         * @param dynamicThreadPoolProperties
         */

        private void changeThreadPools(DynamicThreadPoolProperties dynamicThreadPoolProperties) {
            dynamicThreadPoolProperties.getExecutors().forEach(config -> {
                ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = threadPoolExecutorMap.get(config.getThreadPoolName());
                if (Objects.nonNull(threadPoolExecutor)) {
                    threadPoolExecutor.setCorePoolSize(config.getCorePoolSize());
                    threadPoolExecutor.setMaximumPoolSize(config.getMaxPoolSize());
                    threadPoolExecutor.setKeepAliveTime(config.getKeepAliveTime(), config.getUnit());
                    threadPoolExecutor.setRejectedExecutionHandler(RejectedExecutionHandlerEnum.getRejectedExecutionHandler(config.getRejectedExecutionType()));
                    BlockingQueue<Runnable> queue = threadPoolExecutor.getQueue();
                    if (queue instanceof ResizableCapacityLinkedBlockingQueue) {
                        ((ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<Runnable>) queue).setCapacity(config.getQueueCapacity());
                    }
                }
            });
        }


        @EventListener
        public void envListener(EnvironmentChangeEvent event) {
            log.info("配置发生变更" + event);
            changeThreadPools(dynamicThreadPoolProperties);
        }

    }
  • DynamicThreadPoolPropertiesController对外暴露两个方法,第一个通过ContextRefresher提供对外刷新配置的接口,实现及时更新配置信息,第二提供一个查询接口的方法,
  • /**
     * 动态修改线程池参数
     *
     * @author wangtongzhou
     * @since 2022-03-13 17:27
     */

    @RestController
    public class DynamicThreadPoolPropertiesController {

        @Autowired
        private ContextRefresher contextRefresher;


        @Autowired
        private DynamicThreadPoolProperties dynamicThreadPoolProperties;


        @Autowired
        private DynamicThreadPoolManager dynamicThreadPoolManager;


        @PostMapping("/threadPool/properties")
        public void update() {
            ThreadPoolProperties threadPoolProperties =
                    dynamicThreadPoolProperties.getExecutors().get(0);
            threadPoolProperties.setCorePoolSize(20);
            threadPoolProperties.setMaxPoolSize(50);
            threadPoolProperties.setQueueCapacity(200);
            threadPoolProperties.setRejectedExecutionType("CallerRunsPolicy");
            contextRefresher.refresh();
        }

        @GetMapping("/threadPool/properties")
        public Map<String, Object> queryThreadPoolProperties() {
            Map<String, Object> metricMap = new HashMap<>();
            List<Map> threadPools = new ArrayList<>();
            dynamicThreadPoolManager.getThreadPoolExecutorMap().forEach((k, v) -> {
                ThreadPoolMonitor threadPoolMonitor = (ThreadPoolMonitor) v;
                Map<String, Object> poolInfo = new HashMap<>();
                poolInfo.put("thread.pool.name", k);
                poolInfo.put("thread.pool.core.size", threadPoolMonitor.getCorePoolSize());
                poolInfo.put("thread.pool.largest.size", threadPoolMonitor.getLargestPoolSize());
                poolInfo.put("thread.pool.max.size", threadPoolMonitor.getMaximumPoolSize());
                poolInfo.put("thread.pool.thread.count", threadPoolMonitor.getPoolSize());
                poolInfo.put("thread.pool.max.costTime", threadPoolMonitor.getMaxCostTime());
                poolInfo.put("thread.pool.average.costTime", threadPoolMonitor.getAverageCostTime());
                poolInfo.put("thread.pool.min.costTime", threadPoolMonitor.getMinCostTime());
                poolInfo.put("thread.pool.active.count", threadPoolMonitor.getActiveCount());
                poolInfo.put("thread.pool.completed.taskCount", threadPoolMonitor.getCompletedTaskCount());
                poolInfo.put("thread.pool.queue.name", threadPoolMonitor.getQueue().getClass().getName());
                poolInfo.put("thread.pool.rejected.name", threadPoolMonitor.getRejectedExecutionHandler().getClass().getName());
                poolInfo.put("thread.pool.task.count", threadPoolMonitor.getTaskCount());
                threadPools.add(poolInfo);
            });
            metricMap.put("threadPools", threadPools);
            return metricMap;
        }

    }

    整体上的流程到这里就完成了,算是一个Demo版,对于该组件更深入的思考我认为还可以做以下三件事情:

  • 应该以starter的形式嵌入到应用,通过判断启动类加载的Appllo、Nacos还是默认实现;
  • 对外可以Push、也可以是日志,还可以支持各种库,提供丰富的输出形式,这个样子的话更加通用化;
  • 提供统一查询接口、修改接口、增加权限校验、增加预警规则配置;
  • 参考以下内容:

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