45.自定义线程池（三）-拒绝策略

拒绝策略采用函数式接口参数传入，策略模式

@FunctionalInterface
public interface RejectPolicy<T> {

    void reject(BlockingQueue<T> queue, T task);
}

package com.xkj.thread.pool;


import com.aspose.words.Run;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.HashSet;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Slf4j(topic = "c.ThreadPool")
public class ThreadPool {

    //任务队列
    private BlockingQueue<Runnable> taskQueue;
    //线程集合
    private HashSet<Worker> workers = new HashSet<>();
    //核心线程数
    private int coreSize;
    //获取任务的超时时间
    private long timeout;

    private TimeUnit timeUnit;

    private RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy;

    public ThreadPool(int coreSize,
                      int queueCapcity,
                      long timeout,
                      TimeUnit timeUnit,
                      RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy) {
        this.coreSize = coreSize;
        this.timeout = timeout;
        this.timeUnit = timeUnit;
        this.taskQueue = new BlockingQueue<>(queueCapcity);
        this.rejectPolicy = rejectPolicy;
    }

    class Worker extends Thread {
        private Runnable task;
        public Worker(Runnable task) {
            this.task = task;
        }

        @Override
        public void run() {
            // 执行任务
            // 1.当task不为空执行任务
            // 2.当task执行完毕，再接着从任务队列获取任务并执行
            while(task != null || (task = taskQueue.take()) != null) {
                try {
                    log.debug("正在执行...{}", task);
                    task.run();
                }catch (Exception e) {

                }finally {
                    task = null;
                }
            }
            synchronized (workers) {
                log.debug("worker 被移除{}", this);
                workers.remove(this);
            }
        }
    }

    //执行任务
    public void execute(Runnable task) {
        synchronized (workers) {
            if(workers.size() < coreSize) {
                Worker worker = new Worker(task);
                log.debug("新增worker{},{}", worker, task);
                // 当任务数没有超过coreSize时，直接交给worker对象执行
                workers.add(worker);
                worker.start();
            } else {
                // 当任务数超过coreSize时，加入任务队列暂存
                // 1) 死等
//                taskQueue.put(task);
                // 2）超时等待
                // 3)放弃任务执行
                // 4)抛出异常
                // 5)让调用者自己执行任务
                taskQueue.tryPut(rejectPolicy, task);
            }
        }

    }
}

在原来的基础上添加了带超时时间的阻塞添加方法，offer方法

package com.xkj.thread.pool;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

@Slf4j(topic = "c.blockingQueue")
public class BlockingQueue<T> {

    //1.任务队列
    private Deque<T> queue = new ArrayDeque<>();
    //2.锁
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    //3.生产者条件变量
    private Condition fullWaitSet = lock.newCondition();
    //4.消费者条件变量
    private Condition emptyWaitSet = lock.newCondition();
    //5.容量
    private int capcity;

    public BlockingQueue(int capcity) {
        this.capcity = capcity;
    }

    /**
     * 带超时的获取元素
     * @param timeout
     * @param unit
     * @return
     */
    public T poll(long timeout, TimeUnit unit) {
        lock.lock();
        try {
            //将timeout统一转化成纳秒
            long nanos = unit.toNanos(timeout);
            while (queue.isEmpty()) { //判断队列是否为空
                try {
                    if(nanos <= 0) {
                        return null;
                    }
                    //阻塞等待，当被唤醒后，队列不会空，不满足while条件，程序继续向下执行
                    //返回的是timeout - 已经等待的时间 = 剩余的时间
                    //防止虚假唤醒
                    nanos = emptyWaitSet.awaitNanos(nanos);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //获取队列头部的元素返回,获取元素后应该从队列中移除
            T t = queue.removeFirst();
            //唤醒生产者，继续添加元素
            fullWaitSet.signal();
            return t;
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }


    /**
     * 获取元素
     * @return
     */
    public T take() {
        lock.lock();
        try {
            while (queue.isEmpty()) { //判断队列是否为空
                try {
                    //阻塞等待，当被唤醒后，队列不会空，不满足while条件，程序继续向下执行
                    emptyWaitSet.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //获取队列头部的元素返回,获取元素后应该从队列中移除
            T t = queue.removeFirst();
            //唤醒生产者，继续添加元素
            fullWaitSet.signal();
            return t;
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 添加元素
     * @param element
     */
    public void put(T element) {
        lock.lock();
        try {
           while (queue.size() == capcity){
               try {
                   log.debug("等待加入任务队列{}...", element);
                   fullWaitSet.await();
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
           log.debug("加入任务队列{}", element);
           queue.addLast(element);
           //唤醒消费者，继续获取任务
            emptyWaitSet.signal();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 带超时时间的阻塞添加
     * @param element 任务
     * @param timeout 超时时间
     * @param timeUnit 时间单位
     * @return
     */
    public boolean offer(T element, long timeout, TimeUnit timeUnit) {
        lock.lock();
        try {
            long nanos = timeUnit.toNanos(timeout);
            while(queue.size() == capcity) {
                try {
                    log.debug("等待加入任务队列{}...", element);
                    if(nanos < 0) {
                        return false;
                    }
                    nanos = fullWaitSet.awaitNanos(nanos);
                }catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            log.debug("加入任务队列{}", element);
            queue.addLast(element);
            emptyWaitSet.signal();
            return true;
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 获取大小
     * @return
     */
    public int size() {
        lock.lock();
        try {
            return queue.size();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void tryPut(RejectPolicy<T> rejectPolicy, T task) {
        lock.lock();
        try {
            if(queue.size() == capcity) { //队列已满
                rejectPolicy.reject(this, task);
            }else { //队列有空闲
                log.debug("加入任务队列{}", task);
                queue.addLast(task);
                emptyWaitSet.signal();
            }
        }finally {
            lock.unlock();
        }

    }
}

场景一：拒绝策略死等

package com.xkj.thread.pool;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Slf4j(topic = "c.TestPool")
public class TestPool {

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool threadPool = new ThreadPool(
                1,
                1,
                1000,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                (queue, task) -> {
                    // 1.死等
                    queue.put(task);
                });

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            int j = i;
            threadPool.execute(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("{}", j);
            });
        }
    }
}

场景二：带超时等待

@Slf4j(topic = "c.TestPool")
public class TestPool {

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool threadPool = new ThreadPool(
                1,
                1,
                1000,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                (queue, task) -> {
                    // 1.死等
//                    queue.put(task);
                    // 2.带超时时间的等待
                    queue.offer(task, 500, TimeUnit.MILLISECONDS);
                });

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            int j = i;
            threadPool.execute(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("{}", j);
            });
        }
    }
}

注意：ThreadPool的区别，取任务也要调用超时的poll方法

package com.xkj.thread.pool;


import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.HashSet;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Slf4j(topic = "c.ThreadPool")
public class ThreadPool {

    //任务队列
    private BlockingQueue<Runnable> taskQueue;
    //线程集合
    private HashSet<Worker> workers = new HashSet<>();
    //核心线程数
    private int coreSize;
    //获取任务的超时时间
    private long timeout;

    private TimeUnit timeUnit;

    private RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy;

    public ThreadPool(int coreSize,
                      int queueCapcity,
                      long timeout,
                      TimeUnit timeUnit,
                      RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy) {
        this.coreSize = coreSize;
        this.timeout = timeout;
        this.timeUnit = timeUnit;
        this.taskQueue = new BlockingQueue<>(queueCapcity);
        this.rejectPolicy = rejectPolicy;
    }

    class Worker extends Thread {
        private Runnable task;
        public Worker(Runnable task) {
            this.task = task;
        }

        @Override
        public void run() {
            // 执行任务
            // 1.当task不为空执行任务
            // 2.当task执行完毕，再接着从任务队列获取任务并执行
            while(task != null || (task = taskQueue.poll(timeout, timeUnit)) != null) {
                try {
                    log.debug("正在执行...{}", task);
                    task.run();
                }catch (Exception e) {

                }finally {
                    task = null;
                }
            }
            synchronized (workers) {
                log.debug("worker 被移除{}", this);
                workers.remove(this);
            }
        }
    }

    //执行任务
    public void execute(Runnable task) {
        synchronized (workers) {
            if(workers.size() < coreSize) {
                Worker worker = new Worker(task);
                log.debug("新增worker{},{}", worker, task);
                // 当任务数没有超过coreSize时，直接交给worker对象执行
                workers.add(worker);
                worker.start();
            } else {
                // 当任务数超过coreSize时，加入任务队列暂存
                // 1) 死等
//                taskQueue.put(task);
                // 2）超时等待
                // 3)放弃任务执行
                // 4)抛出异常
                // 5)让调用者自己执行任务
                taskQueue.tryPut(rejectPolicy, task);
            }
        }

    }
}

流程分析

一共三个任务，一个核心线程，队列的容量为1。

第一个任务占用核心线程

第二个任务进入队列

因为队列已满，第三个任务无法放入队列中，只有等待，等待超时时间为500ms

第一个任务执行完成需要1s

1s后才会执行队列中的任务

但是，第三个任务等待500ms就会超时，就不会等待了，也就是不会添加到队列中了。第三个任务也不会被执行了。

这个时候还没有结束，取任务的也会超时，超时时间为1s,所以取任务等了1s后队列中没有新的任务所以也会超时。超时后，核心线程会被移除。

结果

如果第三个任务等待的超时时间变大，设置为1500ms，那么当第一个线程执行完毕花费1s时间，然后从队列中取出第二个线程执行，此时队列为空，第三个线程添加到队列还未超时，成功添加到队列中，等待执行。所以三个线程都可以得到执行。

@Slf4j(topic = "c.TestPool")
public class TestPool {

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool threadPool = new ThreadPool(
                1,
                1,
                1000,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                (queue, task) -> {
                    // 1.死等
//                    queue.put(task);
                    // 2.带超时时间的等待
                    queue.offer(task, 1500, TimeUnit.MILLISECONDS);
                });

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            int j = i;
            threadPool.execute(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("{}", j);
            });
        }
    }
}

场景三：放弃任务的执行

队列满了，不做任何的操作，任务就不会加入到队列中，就等于放弃任务的执行。

@Slf4j(topic = "c.TestPool")
public class TestPool {

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool threadPool = new ThreadPool(
                1,
                1,
                1000,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                (queue, task) -> {
                    // 1.死等
//                    queue.put(task);
                    // 2.带超时时间的等待
//                    queue.offer(task, 1500, TimeUnit.MILLISECONDS);
                    // 3.让调用者放弃任务执行（不要添加任务到队列就是放弃）
                    log.debug("放弃{}", task);

                });

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            int j = i;
            threadPool.execute(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("{}", j);
            });
        }
    }
}

场景四：让调用者抛出异常

package com.xkj.thread.pool;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Slf4j(topic = "c.TestPool")
public class TestPool {

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool threadPool = new ThreadPool(
                1,
                1,
                1000,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                (queue, task) -> {
                    // 1.死等
//                    queue.put(task);
                    // 2.带超时时间的等待
//                    queue.offer(task, 1500, TimeUnit.MILLISECONDS);
                    // 3.让调用者放弃任务执行（不要添加任务到队列就是放弃）
//                    log.debug("放弃{}", task);
                    // 4.让调用者抛出异常
                    throw new RuntimeException("任务执行失败" + task);

                });

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            int j = i;
            threadPool.execute(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("{}", j);
            });
        }
    }
}

第三个任务抛出异常后，如果后面还有任务也不会再执行了。

场景五：让调用者自己执行任务

package com.xkj.thread.pool;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Slf4j(topic = "c.TestPool")
public class TestPool {

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool threadPool = new ThreadPool(
                1,
                1,
                1000,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                (queue, task) -> {
                    // 1.死等
//                    queue.put(task);
                    // 2.带超时时间的等待
//                    queue.offer(task, 1500, TimeUnit.MILLISECONDS);
                    // 3.让调用者放弃任务执行（不要添加任务到队列就是放弃）
//                    log.debug("放弃{}", task);
                    // 4.让调用者抛出异常
//                    throw new RuntimeException("任务执行失败" + task);
                    // 5.让调用者自己执行任务
                    task.run();
                });

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            int j = i;
            threadPool.execute(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("{}", j);
            });
        }
    }
}