招行一面：Java 線程池的拒絕策略有哪些？如何選擇？
Java線程池中的拒絕策略是線程池框架提供的一種機制，用于處理當線程池中的任務隊列已滿且沒有空閑線程可用來執行新任務時的情況。這篇文章，我們來一起了解這些拒絕策略的原理、源碼實現及其適用場景。
Java的線程池類ThreadPoolExecutor位于java.util.concurrent 包中，它是一個靈活且廣泛使用的線程池實現。線程池通過重用線程來減少線程創建和銷毀的開銷，提高應用程序的性能，線程池的基本組成如下：
- 核心線程數 (corePoolSize): 核心線程數是線程池在空閑時仍保留的線程數。
- 最大線程數 (maximumPoolSize): 線程池中允許的最大線程數。
- 任務隊列 (workQueue): 用于保存等待執行任務的阻塞隊列。
- 線程工廠 (ThreadFactory): 用于創建新線程的工廠。
- 拒絕策略 (RejectedExecutionHandler): 當任務無法提交到線程池時，如何處理任務的策略。
拒絕策略的類型
ThreadPoolExecutor 提供了四種內置的拒絕策略：
- AbortPolicy: 默認策略。直接拋出 RejectedExecutionException，阻止系統正常工作。
- CallerRunsPolicy: 提交任務的線程自己執行該任務。
- DiscardPolicy: 直接丟棄任務，不予任何處理。
- DiscardOldestPolicy: 丟棄隊列中最舊的任務，然后嘗試重新提交當前任務。
AbortPolicy
AbortPolicy策略是直接拋出 RejectedExecutionException，不執行任務。適合在需要明確知道任務被拒絕時使用。
下面是AbortPolicy的源碼實現：
public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public AbortPolicy() { }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
" rejected from " +
e.toString());
}
}使用場景:
- 在高可靠性系統中，AbortPolicy 可用于快速發現問題并進行處理。
- 當任務提交失敗后需要立即采取補救措施時。
CallerRunsPolicy
CallerRunsPolicy策略由提交任務的線程（通常是主線程）來執行該任務，通過降低任務提交速率來緩解壓力。
下面是CallerRunsPolicy的源碼實現：
public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public CallerRunsPolicy() { }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
r.run();
}
}
}使用場景:
- 適用于不希望丟棄任務且能接受任務執行延遲的場景。
- 可用于削峰填谷，防止任務過快提交。
DiscardPolicy
DiscardPolicy策略是指直接丟棄無法執行的任務，不拋異常，也就是不對被丟棄的任務進行任何處理。
下面是DiscardPolicy的源碼實現：
public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public DiscardPolicy() { }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
// Do nothing
}
}使用場景:
- 適用于不關心單個任務被丟棄的場景。
- 在負載極高且系統能容忍數據丟失的情況下。
DiscardOldestPolicy
DiscardOldestPolicy策略會丟棄隊列中最舊的任務，然后嘗試重新提交當前任務，這種策略通常用于保證新任務有機會被執行。
下面是DiscardOldestPolicy的源碼實現：
public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public DiscardOldestPolicy() { }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
e.getQueue().poll(); // discard oldest
e.execute(r); // retry
}
}
}使用場景:
- 適用于需要保證最新任務的優先級高于舊任務的場景。
- 在新任務更重要的實時系統中。
自定義拒絕策略
除了內置策略，開發者可以實現 RejectedExecutionHandler 接口來定義自己的拒絕策略，通過這種方式，開發者可以根據具體需求來處理被拒絕的任務。下面是實現自定義策略的步驟：
- 實現RejectedExecutionHandler接口。
- 覆蓋rejectedExecution方法，定義拒絕策略。
- 在ThreadPoolExecutor的構造函數中傳入自定義策略。
代碼示例如下：
public class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {
@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
// 自定義拒絕邏輯，例如日志記錄或重新嘗試
log.warn("This is custom rejected: " + r.toString());
// 可以選擇重新提交任務或其他處理
}
}最后，我們再通過代碼來展示如何創建一個線程池以及如何使用拒絕策略：
import java.util.concurrent.*;
public class ThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
// 定義線程池的參數
int corePoolSize = 2;
int maximumPoolSize = 4;
long keepAliveTime = 10;
TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(2);
// 創建線程池
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
corePoolSize,
maximumPoolSize,
keepAliveTime,
unit,
workQueue,
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 默認策略
// new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
// new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()
// new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
// new CustomRejectedExecutionHandler()
);
// 關閉線程池
threadPool.shutdown();
}
}使用場景分析
不同的拒絕策略適合不同場景，下面是選擇拒絕策略的一些參考因素：
- 實時性要求高: 如果系統不能接受任務被長時間阻塞或丟棄，可以選擇 CallerRunsPolicy 或自定義策略，以確保任務被及時處理。
- 任務重要性不同: 對于有些場景，新任務比舊任務更重要，可以選擇 DiscardOldestPolicy。
- 任務丟失可接受: 在任務丟失對系統影響較小的情況下，可以選擇 DiscardPolicy，以保證系統整體的吞吐量。
- 系統可靠性: 在系統需要對任務被拒絕進行明確處理時，AbortPolicy 可以幫助快速發現和響應。
總結
本文，我們通過源碼分析了Java 線程池提供的拒絕策略，整體來說拒絕策略是比較簡單的一個知識點，如果業務代碼中使用了線程池，拒絕策略是必須掌握的一個知識點，開發者可以根據具體的場景選擇合適的策略，甚至可以設計自定義策略來滿足特定需求，避免因過載導致的系統崩潰。
