springboot线程池的使用和扩展

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程序员欣宸 发表于 2022/05/05 06:54:33 2022/05/05
【摘要】 我们常用ThreadPoolExecutor提供的线程池服务，springboot框架提供了@Async注解，帮助我们更方便的将业务逻辑提交到线程池中异步执行，今天我们就来实战体验这个线程池服务

欢迎访问我的GitHub

这里分类和汇总了欣宸的全部原创(含配套源码)：https://github.com/zq2599/blog_demos

本篇概览

  • 我们常用ThreadPoolExecutor提供的线程池服务，springboot框架提供了@Async注解，帮助我们更方便的将业务逻辑提交到线程池中异步执行，今天我们就来实战体验这个线程池服务，并根据实际需要做定制化的扩展；

实战环境

  1. windowns10；
  2. jdk1.8；
  3. springboot 1.5.9.RELEASE；
  4. 开发工具：IntelliJ IDEA；

实战源码

  • 本次实战的源码可以在我的GitHub下载，地址：git@github.com:zq2599/blog_demos.git ，项目主页：https://github.com/zq2599/blog_demos

  • 这里面有多个工程，本次用到的工程为threadpooldemoserver，如下图红框所示：
    这里写图片描述

实战步骤梳理

  • 本次实战的步骤如下：
  1. 创建springboot工程；
  2. 创建Service层的接口和实现；
  3. 创建controller，开发一个http服务接口，里面会调用service层的服务；
  4. 创建线程池的配置；
  5. 将Service层的服务异步化，这样每次调用都会都被提交到线程池异步执行；
  6. 扩展ThreadPoolTaskExecutor，在提交任务到线程池的时候可以观察到当前线程池的情况；

创建springboot工程

  • 用IntelliJ IDEA创建一个springboot的web工程threadpooldemoserver，pom.xml内容如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
	<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
	<groupId>com.bolingcavalry</groupId>
	<artifactId>threadpooldemoserver</artifactId>
	<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
	<packaging>jar</packaging>
	<name>threadpooldemoserver</name>
	<description>Demo project for Spring Boot</description>
	<parent>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
		<version>1.5.9.RELEASE</version>
		<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
	</parent>
	<properties>
		<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
		<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
		<java.version>1.8</java.version>
	</properties>
	<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
		</dependency>
	</dependencies>
	<build>
		<plugins>
			<plugin>
				<groupId>org.springframework.boot</groupId>
				<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
			</plugin>
		</plugins>
	</build>
</project>

创建Service层的接口和实现

  • 创建一个service层的接口AsyncService，如下：
public interface AsyncService {

    /**
     * 执行异步任务
     */
    void executeAsync();
}
  • 对应的AsyncServiceImpl，实现如下：
@Service
public class AsyncServiceImpl implements AsyncService {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AsyncServiceImpl.class);

    @Override
    public void executeAsync() {
        logger.info("start executeAsync");
        try{
            Thread.sleep(1000);
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        logger.info("end executeAsync");
    }
}
  • 这个方法做的事情很简单：sleep了一秒钟；

创建controller

  • 创建一个controller为Hello，里面定义一个http接口，做的事情是调用Service层的服务，如下：
@RestController
public class Hello {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Hello.class);

    @Autowired
    private AsyncService asyncService;

    @RequestMapping("/")
    public String submit(){
        logger.info("start submit");

        //调用service层的任务
        asyncService.executeAsync();

        logger.info("end submit");

        return "success";
    }
}
  • 至此，我们已经做好了一个http请求的服务，里面做的事情其实是同步的，接下来我们就开始配置springboot的线程池服务，将service层做的事情都提交到线程池中去处理；

springboot的线程池配置

  • 创建一个配置类ExecutorConfig，用来定义如何创建一个ThreadPoolTaskExecutor，要使用@Configuration和@EnableAsync这两个注解，表示这是个配置类，并且是线程池的配置类，如下所示：
@Configuration
@EnableAsync
public class ExecutorConfig {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ExecutorConfig.class);

    @Bean
    public Executor asyncServiceExecutor() {
        logger.info("start asyncServiceExecutor");
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        //配置核心线程数
        executor.setCorePoolSize(5);
        //配置最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(5);
        //配置队列大小
        executor.setQueueCapacity(99999);
        //配置线程池中的线程的名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("async-service-");

        // rejection-policy：当pool已经达到max size的时候，如何处理新任务
        // CALLER_RUNS：不在新线程中执行任务，而是有调用者所在的线程来执行
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        //执行初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}
  • 注意，上面的方法名称为asyncServiceExecutor，稍后马上用到；

将Service层的服务异步化

  • 打开AsyncServiceImpl.java，在executeAsync方法上增加注解@Async(“asyncServiceExecutor”)，asyncServiceExecutor是前面ExecutorConfig.java中的方法名，表明executeAsync方法进入的线程池是asyncServiceExecutor方法创建的，如下：
@Override
    @Async("asyncServiceExecutor")
    public void executeAsync() {
        logger.info("start executeAsync");
        try{
            Thread.sleep(1000);
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        logger.info("end executeAsync");
    }

验证效果

  1. 将这个springboot运行起来（pom.xml所在文件夹下执行mvn spring-boot:run）；
  2. 在浏览器输入：http://localhost:8080；
  3. 在浏览器用F5按钮快速多刷新几次；
  4. 在springboot的控制台看见日志如下：
2018-01-21 22:43:18.630  INFO 14824 --- [nio-8080-exec-8] c.b.t.controller.Hello                   : start submit
2018-01-21 22:43:18.630  INFO 14824 --- [nio-8080-exec-8] c.b.t.controller.Hello                   : end submit
2018-01-21 22:43:18.929  INFO 14824 --- [async-service-1] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 22:43:18.930  INFO 14824 --- [async-service-1] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : start executeAsync
2018-01-21 22:43:19.005  INFO 14824 --- [async-service-2] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 22:43:19.006  INFO 14824 --- [async-service-2] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : start executeAsync
2018-01-21 22:43:19.175  INFO 14824 --- [async-service-3] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 22:43:19.175  INFO 14824 --- [async-service-3] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : start executeAsync
2018-01-21 22:43:19.326  INFO 14824 --- [async-service-4] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 22:43:19.495  INFO 14824 --- [async-service-5] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 22:43:19.930  INFO 14824 --- [async-service-1] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 22:43:20.006  INFO 14824 --- [async-service-2] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 22:43:20.191  INFO 14824 --- [async-service-3] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
  • 如上日志所示，我们可以看到controller的执行线程是"nio-8080-exec-8"，这是tomcat的执行线程，而service层的日志显示线程名为“async-service-1”，显然已经在我们配置的线程池中执行了，并且每次请求中，controller的起始和结束日志都是连续打印的，表明每次请求都快速响应了，而耗时的操作都留给线程池中的线程去异步执行；

扩展ThreadPoolTaskExecutor

  • 虽然我们已经用上了线程池，但是还不清楚线程池当时的情况，有多少线程在执行，多少在队列中等待呢？这里我创建了一个ThreadPoolTaskExecutor的子类，在每次提交线程的时候都会将当前线程池的运行状况打印出来，代码如下：
public class VisiableThreadPoolTaskExecutor extends ThreadPoolTaskExecutor {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(VisiableThreadPoolTaskExecutor.class);

    private void showThreadPoolInfo(String prefix){
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = getThreadPoolExecutor();

        if(null==threadPoolExecutor){
            return;
        }

        logger.info("{}, {},taskCount [{}], completedTaskCount [{}], activeCount [{}], queueSize [{}]",
                this.getThreadNamePrefix(),
                prefix,
                threadPoolExecutor.getTaskCount(),
                threadPoolExecutor.getCompletedTaskCount(),
                threadPoolExecutor.getActiveCount(),
                threadPoolExecutor.getQueue().size());
    }

    @Override
    public void execute(Runnable task) {
        showThreadPoolInfo("1. do execute");
        super.execute(task);
    }

    @Override
    public void execute(Runnable task, long startTimeout) {
        showThreadPoolInfo("2. do execute");
        super.execute(task, startTimeout);
    }

    @Override
    public Future<?> submit(Runnable task) {
        showThreadPoolInfo("1. do submit");
        return super.submit(task);
    }

    @Override
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        showThreadPoolInfo("2. do submit");
        return super.submit(task);
    }

    @Override
    public ListenableFuture<?> submitListenable(Runnable task) {
        showThreadPoolInfo("1. do submitListenable");
        return super.submitListenable(task);
    }

    @Override
    public <T> ListenableFuture<T> submitListenable(Callable<T> task) {
        showThreadPoolInfo("2. do submitListenable");
        return super.submitListenable(task);
    }
}

  • 如上所示，showThreadPoolInfo方法中将任务总数、已完成数、活跃线程数，队列大小都打印出来了，然后Override了父类的execute、submit等方法，在里面调用showThreadPoolInfo方法，这样每次有任务被提交到线程池的时候，都会将当前线程池的基本情况打印到日志中；

  • 修改ExecutorConfig.java的asyncServiceExecutor方法，将ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor()改为ThreadPoolTaskExecutor executor = new VisiableThreadPoolTaskExecutor()，如下所示：

@Bean
    public Executor asyncServiceExecutor() {
        logger.info("start asyncServiceExecutor");
        //使用VisiableThreadPoolTaskExecutor
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new VisiableThreadPoolTaskExecutor();
        //配置核心线程数
        executor.setCorePoolSize(5);
        //配置最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(5);
        //配置队列大小
        executor.setQueueCapacity(99999);
        //配置线程池中的线程的名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("async-service-");

        // rejection-policy：当pool已经达到max size的时候，如何处理新任务
        // CALLER_RUNS：不在新线程中执行任务，而是有调用者所在的线程来执行
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        //执行初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }
  • 再次启动该工程，再浏览器反复刷新http://localhost:8080，看到的日志如下：
2018-01-21 23:04:56.113  INFO 15580 --- [nio-8080-exec-1] c.b.t.e.VisiableThreadPoolTaskExecutor   : async-service-, 2. do submit,taskCount [99], completedTaskCount [85], activeCount [5], queueSize [9]
2018-01-21 23:04:56.113  INFO 15580 --- [nio-8080-exec-1] c.b.t.controller.Hello                   : end submit
2018-01-21 23:04:56.225  INFO 15580 --- [async-service-1] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 23:04:56.225  INFO 15580 --- [async-service-1] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : start executeAsync
2018-01-21 23:04:56.240  INFO 15580 --- [nio-8080-exec-2] c.b.t.controller.Hello                   : start submit
2018-01-21 23:04:56.240  INFO 15580 --- [nio-8080-exec-2] c.b.t.e.VisiableThreadPoolTaskExecutor   : async-service-, 2. do submit,taskCount [100], completedTaskCount [86], activeCount [5], queueSize [9]
2018-01-21 23:04:56.240  INFO 15580 --- [nio-8080-exec-2] c.b.t.controller.Hello                   : end submit
2018-01-21 23:04:56.298  INFO 15580 --- [async-service-2] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 23:04:56.298  INFO 15580 --- [async-service-2] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : start executeAsync
2018-01-21 23:04:56.372  INFO 15580 --- [nio-8080-exec-3] c.b.t.controller.Hello                   : start submit
2018-01-21 23:04:56.373  INFO 15580 --- [nio-8080-exec-3] c.b.t.e.VisiableThreadPoolTaskExecutor   : async-service-, 2. do submit,taskCount [101], completedTaskCount [87], activeCount [5], queueSize [9]
2018-01-21 23:04:56.373  INFO 15580 --- [nio-8080-exec-3] c.b.t.controller.Hello                   : end submit
2018-01-21 23:04:56.444  INFO 15580 --- [async-service-3] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : end executeAsync
2018-01-21 23:04:56.445  INFO 15580 --- [async-service-3] c.b.t.service.impl.AsyncServiceImpl      : start executeAsync

  • 注意这一行日志：2. do submit,taskCount [101], completedTaskCount [87], activeCount [5], queueSize [9]

  • 这说明提交任务到线程池的时候，调用的是submit(Callable<T> task)这个方法，当前已经提交了101个任务，完成了87个，当前有5个线程在处理任务，还剩9个任务在队列中等待，线程池的基本情况一路了然；

  • 至此，springboot线程池服务的实战就完成了，希望能帮您在工程中快速实现异步服务；

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