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ForkJoinPool 高级定制:自定义线程工厂与拒绝策略深度解析

0 53 并发小能手 Java并发ForkJoinPool
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咱们先聊聊 ForkJoinPool

你好呀!在 Java 并发编程的世界里,ForkJoinPool 可是个好东西,特别适合处理那些可以“分而治之”的任务。简单来说,它就像一个任务分解大师,能把一个大任务拆成若干个小任务,并行处理,然后再把结果合并起来。这样一来,就能充分利用多核 CPU 的优势,大大提高程序的执行效率。

不过,今天要跟你聊的,可不是 ForkJoinPool 的基本用法,而是更高级的玩法——自定义线程工厂和拒绝策略。相信我,掌握了这些,你就能更灵活地控制 ForkJoinPool 的行为,让它更好地为你的程序服务。

为什么要自定义?

你可能会问,ForkJoinPool 不是挺好用的吗,为啥还要自定义呢?

这就好比买衣服,虽然成衣也能穿,但有时候总觉得差点意思,要么颜色不喜欢,要么款式不合身。这时候,定制就能派上用场了,你可以根据自己的喜好,选择面料、颜色、款式,打造一件独一无二的衣服。

ForkJoinPool 也是一样,虽然它提供了默认的线程工厂和拒绝策略,但在某些特殊场景下,这些默认配置可能无法满足我们的需求。比如:

  • 监控与调试: 默认的线程工厂创建的线程,名称都是 ForkJoinPool-worker-1、ForkJoinPool-worker-2 这样的,不方便我们监控和调试。如果能自定义线程名称,加上一些业务标识,那就能一眼看出哪个线程出了问题。
  • 资源隔离: 不同的 ForkJoinPool 实例可能会共享同一个线程池,如果其中一个实例提交了大量耗时任务,可能会影响其他实例的性能。如果能为每个实例定制独立的线程池,就能实现资源隔离。
  • 自定义拒绝策略:当提交的任务过多时,线程池无法再接收任务,那么就会触发拒绝策略,默认策略一般为抛出异常。在某些场景下,我们可能需要更温和的处理策略,比如将任务保存到队列中稍后执行、记录日志等。

自定义线程工厂

怎么自定义?

要自定义线程工厂,我们需要实现 ForkJoinPool.ForkJoinWorkerThreadFactory 接口。这个接口只有一个方法需要实现:

public interface ForkJoinWorkerThreadFactory {
    ForkJoinWorkerThread newThread(ForkJoinPool pool);
}

这个方法接收一个 ForkJoinPool 对象作为参数,返回一个 ForkJoinWorkerThread 对象。ForkJoinWorkerThread 是 ForkJoinPool 中工作线程的基类,我们可以继承它,并在构造函数中做一些自定义操作,比如设置线程名称、优先级、是否为守护线程等。

举个栗子

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinWorkerThread;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class MyForkJoinWorkerThreadFactory implements ForkJoinPool.ForkJoinWorkerThreadFactory {

    private static final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
    private final String threadNamePrefix;

    public MyForkJoinWorkerThreadFactory(String threadNamePrefix) {
        this.threadNamePrefix = threadNamePrefix;
    }

    @Override
    public ForkJoinWorkerThread newThread(ForkJoinPool pool) {
        return new MyForkJoinWorkerThread(pool, threadNamePrefix + "-" + threadNumber.getAndIncrement());
    }

    static class MyForkJoinWorkerThread extends ForkJoinWorkerThread {
        protected MyForkJoinWorkerThread(ForkJoinPool pool, String name) {
            super(pool);
            setName(name);
            // 还可以设置其他属性,比如优先级、是否为守护线程等
        }
    }
}

在这个例子里,我们创建了一个自定义的线程工厂 MyForkJoinWorkerThreadFactory。它接收一个 threadNamePrefix 参数,用于设置线程名称的前缀。在 newThread 方法中,我们创建了一个 MyForkJoinWorkerThread 对象,并为它设置了一个带有前缀和序号的名称。

怎么用?

创建好自定义的线程工厂后,我们可以在创建 ForkJoinPool 实例时,将它作为参数传入:

ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(4, new MyForkJoinWorkerThreadFactory("my-pool"), null, false);

这样,这个 ForkJoinPool 实例就会使用我们自定义的线程工厂来创建线程了。

自定义拒绝策略

怎么自定义?

要自定义拒绝策略,我们需要实现 RejectedExecutionHandler 接口。这个接口只有一个方法需要实现:

public interface RejectedExecutionHandler {
    void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);
}

这个方法接收两个参数:

  • r:被拒绝的任务。
  • executor:当前的 ThreadPoolExecutor 对象(ForkJoinPool 内部使用了 ThreadPoolExecutor)。

我们可以在这个方法中实现自己的拒绝策略,比如:

  • 抛出异常(默认策略)。
  • 将任务保存到队列中稍后执行。
  • 记录日志。
  • 直接丢弃任务。
  • ... 等等

举个栗子

import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

public class MyRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {

    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        // 记录日志
        System.err.println("Task rejected: " + r.toString() + ", executor: " + executor.toString());

        // 还可以做其他处理,比如将任务保存到队列中稍后执行
    }
}

在这个例子里,我们创建了一个自定义的拒绝策略 MyRejectedExecutionHandler。在 rejectedExecution 方法中,我们只是简单地将拒绝的任务和线程池信息记录到日志中。你可以根据自己的需求,实现更复杂的处理逻辑。

怎么用?

创建好自定义的拒绝策略后,我们可以在创建 ForkJoinPool 实例时,将它作为参数传入:

//注意,这里我们直接使用了ThreadPoolExecutor的构造方法
//因为ForkJoinPool的构造方法中没有直接设置RejectedExecutionHandler的地方
//但我们可以通过设置uncaughtExceptionHandler间接实现
Thread.UncaughtExceptionHandler handler = (t, e) -> {
            if (e instanceof RejectedExecutionException) {
                new MyRejectedExecutionHandler().rejectedExecution(((ForkJoinTask<?>)((ForkJoinPool) t.getThreadGroup()).getQueuedTask()),null );
            }
};

ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(4, new MyForkJoinWorkerThreadFactory("my-pool"), handler, false);

总结一下

今天,我们一起学习了如何自定义 ForkJoinPool 的线程工厂和拒绝策略。通过自定义线程工厂,我们可以更好地控制线程的创建过程,比如设置线程名称、优先级、是否为守护线程等。通过自定义拒绝策略,我们可以更灵活地处理被拒绝的任务,比如记录日志、将任务保存到队列中稍后执行等。

希望这些知识能帮助你更好地使用 ForkJoinPool,让它成为你并发编程的得力助手!

还有一些高级技巧

  • 动态调整线程池大小: ForkJoinPool 提供了 setParallelism() 方法,可以动态调整线程池的大小。这在某些场景下非常有用,比如根据负载情况动态调整线程数量。
  • 监控线程池状态: ForkJoinPool 提供了一些方法,可以获取线程池的状态信息,比如 getPoolSize()getActiveThreadCount()getRunningThreadCount()getQueuedTaskCount() 等。我们可以利用这些方法来监控线程池的运行情况。
  • 使用 CompletableFuture: CompletableFuture 是 Java 8 引入的一个强大的异步编程工具,它可以与 ForkJoinPool 结合使用,实现更复杂的并发编程模式。如果你还不了解 CompletableFuture,强烈建议你去学习一下。

最后的最后

并发编程是一个充满挑战的领域,ForkJoinPool 只是其中的一个工具。要想真正掌握并发编程,还需要不断学习、不断实践。希望这篇文章能为你提供一些帮助,祝你在并发编程的道路上越走越远!

如果你还有其他问题,或者想了解更多关于 ForkJoinPool 的知识,欢迎随时提问。我会尽力解答你的疑惑。

加油!

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