第一次使用ThreadPoolTaskExecutor实现线程池的经历，反复修改了多次代码才正常使用

news/2024/5/17 17:22:41 标签: java, synchronized, 线程池, 同步

1、前言

  在一个向第三方平台推送消息的场景中，为了提高程序的执行效率，每次发送消息，都创建一个新的线程来完成发送消息的任务，为了提供线程的使用性能，我选择了ThreadPoolTaskExecutor线程池，结果在使用的过程中，出现了较多的问题，这里记录一下避免以后再出现类似的错误（这些错误是不应该出现的，还是对ThreadPoolTaskExecutor使用不熟悉造成的）。

2、ThreadPoolTaskExecutor用法简介

  ThreadPoolTaskExecutor是Spring Framework提供的一个线程池实现，它继承自ThreadPoolExecutor类，并实现了AsyncTaskExecutor和SchedulingTaskExecutor接口，可以用于异步任务执行和定时任务调度。
  我们通过配置类定义了一个ThreadPoolTaskExecutor的Bean，并设置了核心线程数、最大线程数、队列容量和线程名称前缀等参数。然后在MyService类中注入了这个线程池，并在executeTask方法中使用taskExecutor.execute()来提交一个异步任务。
  通过这种方式，我们可以方便地使用ThreadPoolTaskExecutor来执行异步任务，实现多线程处理和任务调度的功能。

  以下是ThreadPoolTaskExecutor的基本用法示例：

java">import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

@Configuration
public class ExecutorConfig {
    
    @Bean
    public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(100);
        executor.setQueueCapacity(10);
        executor.setThreadNamePrefix("MyThread-");
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}


java">import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class MyService {

    @Autowired
    private ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor;

    public void executeTask() {
        taskExecutor.execute(() -> {
            // 执行异步任务逻辑
            // ...
        });
    }
}

3、ThreadPoolTaskExecutor使用过程复现

3.1、最开始的代码——线程泄露

  以下代码是最开始的一版代码，这里出现了一个非常严重的错误，直接造成了线程泄露，或者说是完全错用了线程池，反而造成了更多的线程资源浪费。

java">/**
 * 消息推送
 * 20230609 hsh
 */
public class PushNotificationService {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PushNotificationService.class);
    /**
     * 线程池
     * @return
     */
    public static Executor getAsyncExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(20);
        executor.setQueueCapacity(1000);
        executor.setThreadNamePrefix("AsyncThread-");
        executor.initialize();
        return executor;
    }
    /**
     * 消息推送
     */
    public static void pushNotification(EventTask eventTask, Map<String,Object> param) {
       Executor executor = getAsyncExecutor();
       executor.execute(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
                if(this.isSend(param)){//判断是否需要推送
                   String msg = "";
                   sendMsg(eventInfo);
                }
           }

           private boolean isSend(Map<String, Object> param) {
                
               return true;
           }
           private String sendMsg(String msg){
               
               return "发送";
           }
       });
    }

}

  上述代码的问题，主要发生在获取线程池的问题上，即每次发送消息都调用了getAsyncExecutor()方法，本意是获取一个线程，结果这里每次都会创建一个线程池，而且线程数至少会有10个，所以每次本来只需要创建一个线程处理消息发送，结果每次都创建了一个线程池，每个线程池至少还有10个线程，结果就出现了线程泄露问题。

3.2、第一次修改——解决线程泄露问题，但是线程不安全，在多线程环境下还是可能会导致创建多个线程池实例

  为了解决最开始出现的线程泄露问题，我把ThreadPoolTaskExecutor 作为对象的一个变量，每次获取的时候，判断是否为空，如果不为空时，就不再创建了。

java">/**
 * 消息推送
 * 20230609 hsh
 */
public class PushNotificationService {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PushNotificationService.class);
    
	private static ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    /**
     * 线程池
     * @return
     */
    public static Executor getAsyncExecutor() {
    	if(executor == null){
            executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        }
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(20);
        executor.setQueueCapacity(1000);
        executor.setThreadNamePrefix("AsyncThread-");
        executor.initialize();
        return executor;
    }
    //省略……

}

  如果多个线程同时调用getAsyncExecutor()方法，还是可能会导致创建多个线程池实例。

3.3、第二次修改——解决线程安全问题，带来了性能问题

  为了解决线程安全问题，我直接使用了synchronized 关键字，代码如下：

java">/**
 * 消息推送
 * 20230609 hsh
 */
public class PushNotificationService {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PushNotificationService.class);
    
	private static ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    /**
     * 线程池
     * @return
     */
    public static Executor getAsyncExecutor() {
    	 synchronized (executor){
            if(executor == null){
                executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
            }
            executor.setCorePoolSize(30);
            executor.setMaxPoolSize(100);
            executor.setQueueCapacity(1000);
            executor.setThreadNamePrefix("AsyncThread-");
            executor.initialize();
            return executor;
        }
    }
    //省略……
}

  为了解决线程安全问题，我直接使用了synchronized 关键字，上述代码虽然可以正常运行，但是带来了非常严重的性能问题，因为synchronized 关键字包含了整个代码块，就相当于在getAsyncExecutor() 方法上使用了synchronized 关键字，该方法就变成了单线程执行了，所以效率非常低。

3.4、第二次修改——解决性能问题，带来了初始化异常

  为了解决性能问题，使用双重检查锁定（double-checked locking）机制来确保线程安全同时保证处理性能，代码如下：

java">/**
 * 消息推送
 * 20230609 hsh
 */
public class PushNotificationService {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PushNotificationService.class);
    
	private static ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    /**
     * 线程池
     * @return
     */
    public static Executor getAsyncExecutor() {
    	 if (executor == null) {
            synchronized (executor) {
                if (executor == null) {
                    executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
                    executor.setCorePoolSize(30);
                    executor.setMaxPoolSize(100);
                    executor.setQueueCapacity(1000);
                    executor.setThreadNamePrefix("AsyncThread-");
                    executor.initialize();
                }
            }
        }
        return executor;
    }
    //省略……
}

  通过双重检查锁定，确实可以实现性能的提升，但是这里忽略了一个细节，就是ThreadPoolTaskExecutor 初始化，因为这里当executor 对象不为空时，直接返回了，没有进行initialize()操作，所以报了“ThreadPoolTaskExecutor not initialized ”错误，因此声明ThreadPoolTaskExecutor executor 对象的时候，不能使用new ThreadPoolTaskExecutor()方法进行定义，同时为了避免指令重排序可能带来的问题，需要将 executor 声明为 volatile 类型，以确保在多线程环境下的可见性和正确的初始化顺序。

java">/**
 * 消息推送
 * 20230609 hsh
 */
public class PushNotificationService {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PushNotificationService.class);
    
	private static volatile ThreadPoolTaskExecutor executor;
    /**
     * 线程池
     * @return
     */
    public static Executor getAsyncExecutor() {
    	 if (executor == null) {
            synchronized (executor) {
                if (executor == null) {
                    executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
                    executor.setCorePoolSize(30);
                    executor.setMaxPoolSize(100);
                    executor.setQueueCapacity(1000);
                    executor.setThreadNamePrefix("AsyncThread-");
                    executor.initialize();
                }
            }
        }
        return executor;
    }
    //省略……
}

4、总结

  1. 知识点1：ThreadPoolTaskExecutor用法
  2. 知识点2：synchronized 关键字
  3. 知识点3：双重检查锁定（double-checked locking）机制
  4. 知识点4：volatile 关键字

http://www.niftyadmin.cn/n/429363.html

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