分享一个生产者-消费者的真实场景

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了分享一个生产者-消费者的真实场景。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

0.背景

现在有一个大数据平台,我们需要通过spark对hive里的数据读取清洗转换(etl)再加其它的业务操作的过程,然后需要把这批数据落地到tbase数据库(腾讯的一款分布式数据库)。
数据导入的特点是不定时,但量大。每次导入的数据量在几亿到几十亿上百亿之间。
如果使用dataset.write的方式写入,spark内部也是使用的sql connection以jdbc的方式进行写入。在这样的数据量之下,会非常慢,慢到完全无法接受。

经研究,tbase底层为pgsql,支持以文件的方式copy写入。
语法为:

COPY table FROM '/mnt/g/file.csv' WITH CSV HEADER;

这样效率高了很多。

经过测试,十亿级别的数据在半小时单位就能够写入。当然,建立了索引,以及随着表数据量的增大,写入效率会降低,但完全能够接受。

那么,现在就是使用spark读取hive,经过处理,再dataset.repartion(num)重分区,将数据写入HDFS形成num个文件。再将这些小文件多线程批量copy到tbds。

hdfs小文件数量nums从几千到几万,而批量写入的连接数connections不可能无限大,
把文件抽象成生产者,数据库连接抽象成消费者。生产者源源不断生产,消费者能力有限跟不上生产者的速率,就需要阻塞在消费端。

分享一个生产者-消费者的真实场景

1.实现方式

生产者-消费者模式的实现,不论是自己使用锁,还是使用阻塞队列,其核心都是阻塞。

1.1 方式1 线程池自带阻塞队列

我们批量写入是通过多线程来的,实现一个线程池的其中之一方法是通过Executors,并指定一个带线程数的参数。
这样的方式在线上7*24小时运行的业务系统中是绝对不推荐使用的,但在一些大数据平台的定时任务也不是完全禁止,看自身情况。

使用Executors构建线程池最大问题在于它底层也是通过ThreadPoolExecutor来构建线程池,核心线程和最大线程相同,且阻塞队列默认为LinkedBlockingQueue,这个阻塞队列
没有设置长度,那么它的最大长度为Integer.MAX_VALUE
这样就可能造成内存的无限增长,内存耗尽导致OOM。

分享一个生产者-消费者的真实场景

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但具体到我们现在的这个场景下,文件数为几千到几万,那么线程池阻塞队列的长度在这个范围以内,如果平台资源能够接受,也不是不可以。
同时,刚好可以利用线程池的阻塞队列来构建消费者-生产者。

public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<File> fileList = cn.hutool.core.io.FileUtil.loopFiles(new File("测试路径"));
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        LongAdder longAdder = new LongAdder();
        for(File file : fileList){
            try {
                executorService.execute(new TestRun(fileList, longAdder));
            } catch (Exception exception) {
                exception.printStackTrace();
            }
        }
        executorService.shutdown();
    }

    public static class TestRun implements Runnable{
        private List<File> fileList;
        LongAdder longAdder;

        public TestRun(List<File> fileList, LongAdder longAdder) {
            this.fileList = fileList;
            this.longAdder = longAdder;
        }

        @SneakyThrows
        @Override
        public void run() {
            try {
                // 可通过连接池
                longAdder.increment();
                ConnectionUtils.getConnection();
                System.out.println(Thread.currentThread() + "第"+ longAdder.longValue() + "/"+ fileList.size() +"个文件获取连接正在入库");
                Random random = new Random();
                Thread.sleep(random.nextInt(1000));
                System.out.println(Thread.currentThread() + "第"+ longAdder.longValue() + "/"+ fileList.size() +"个文件完成入库归还连接");
            } finally {
            }
        }
    }

运行输出:

数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
Thread[pool-1-thread-5,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-9,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-1,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-2,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-7,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-10,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-6,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-3,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-1,5,main]第10/33个文件完成入库归还连接
数据库驱动加载成功
Thread[pool-1-thread-1,5,main]第11/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第11/33个文件完成入库归还连接
数据库驱动加载成功
.
.
.
数据库驱动加载成功
Thread[pool-1-thread-3,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-9,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-6,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-7,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-10,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-5,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-3,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-2,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-1,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接


这里的longAdder只是为了方便观看,并没有严格按线程递增。
我们模拟33个文件,线程池的核心大小为10,可以看到最大只有10个文件在同时执行,只有当其中文件入库完毕,新的文件才能执行。达到了我们想要的效果。

1.2 方式2 使用阻塞队列+CountDownLatch

CountDownLatch是什么?

它是一种同步辅助工具,允许一个或多个线程等待,直到在其他线程中执行的一组操作完成。

CountDownLatch使用给定的计数进行初始化。await()会阻塞,直到当前计数由于countDown()的调用而达到零,之后所有等待线程都会被释放,任何后续的await()调用都会立即返回。这是一种一次性现象——计数无法重置。

CountDownLatch是一种通用的同步工具,可用于多种目的。用计数1初始化的CountDownLatch用作简单的开/关锁存器或门:所有调用的线程都在门处等待,直到调用countDown的线程打开它。初始化为N的CountDownLatch可以用来让一个线程等待,直到N个线程完成了一些操作,或者一些操作已经完成了N次。

自定义一个阻塞队列,并将这个阻塞队列构建成数据库连接池,使用10个固定的大小,只有文件take到连接才会入库操作,拿不到的时候就阻塞直到其它文件入库完成归还数据库连接。

@Slf4j
public class ConnectionQueue {

    LinkedBlockingQueue<Connection> connections = null;

    private int size = 10;

    public ConnectionQueue(int size) throws Exception{
        new ConnectionQueue(null, size);
    }

    public ConnectionQueue(LinkedBlockingQueue<Connection> connections, int size) throws IllegalArgumentException{
        if (size <= 0 || size > 100) {
            throw new IllegalArgumentException("size 长度必须适宜,在1-100之间");
        }
        this.connections = connections;
        this.size = size;
    }

    /**
     * 初始化数据库连接
     */
    public void init(){
        if (connections == null) {
            connections = new LinkedBlockingQueue<>(size);
        }
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            connections.add(ConnectionUtils.getConnection());
        }
    }

    /**
     * 获取一个数据库连接,如果没有空闲连接将阻塞直到拿到连接
     * @return
     * @throws InterruptedException
     */
    public Connection get() throws InterruptedException {
        return connections.take();
    }

    public Connection poll() throws InterruptedException {
        return connections.poll();
    }


    /**
     * 归还空闲连接
     * @param connection
     */
    public void put(Connection connection){
        connections.add(connection);
    }

    public int size(){
        return connections.size();
    }

    /**
     * 销毁
     */
    public void destroy() {
        Iterator<Connection> it = connections.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Connection conn = it.next();
            if (conn != null) {
                try {
                    conn.close();
                    log.info("关闭连接 " + conn);
                } catch (SQLException e) {
                    log.error("关闭连接失败", e);
                }
            } else {
                log.info("conn = {}为空", conn);
            }
        }
        if (connections != null) {
            connections.clear();
        }
    }
}

同时使用CountDownLatch进行计数,await()直到所有线程都执行完毕,再进行资源销毁和其它业务操作。

public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<File> fileList = cn.hutool.core.io.FileUtil.loopFiles(new File("测试路径"));
        ConnectionQueue connectionQueue = new ConnectionQueue(10);
        connectionQueue.init();
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(10,
                10,
                1,
                TimeUnit.MINUTES,
                new LinkedBlockingQueue<>(10),
                 (r, executor) -> {
                     if (r instanceof Test.TestRun) {
                         ((TestRun) r).getCountDownLatch().countDown();
                     }
                     System.out.println(Thread.currentThread() +" reject countdown");
                 }
                );
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(fileList.size());
        for(File file : fileList){
            try {
                Connection conn = connectionQueue.get();
                executorService.execute(new TestRun(countDownLatch, connectionQueue, fileList, conn));
            } catch (Exception exception) {
                exception.printStackTrace();
            }
        }

        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        connectionQueue.destroy();
    }

    public static class TestRun implements Runnable{
        private CountDownLatch countDownLatch;
        private ConnectionQueue connectionQueue;
        private Connection connection;
        private List<File> fileList;

        public TestRun(CountDownLatch countDownLatch, ConnectionQueue connectionQueue, List<File> fileList, Connection connection) {
            this.countDownLatch = countDownLatch;
            this.connectionQueue = connectionQueue;
            this.fileList = fileList;
            this.connection = connection;
        }

        public CountDownLatch getCountDownLatch() {
            return countDownLatch;
        }

        public void setCountDownLatch(CountDownLatch countDownLatch) {
            this.countDownLatch = countDownLatch;
        }

        @SneakyThrows
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "第"+ countDownLatch.getCount() + "/"+ fileList.size() +"个文件获取连接正在入库");
                Random random = new Random();
                Thread.sleep(random.nextInt(1000));
                System.out.println(Thread.currentThread() + "第"+ countDownLatch.getCount() + "/"+ fileList.size() +"个文件完成入库归还连接");
            } finally {
                connectionQueue.put(connection);
                countDownLatch.countDown();
            }
        }
    }

执行结果:

数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
数据库驱动加载成功
Thread[pool-1-thread-1,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-3,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-2,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-10,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-6,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-7,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-9,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-5,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第32/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第32/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第31/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第31/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第30/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第30/33个文件完成入库归还连接
...
Thread[pool-1-thread-2,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-5,5,main]第10/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第9/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-9,5,main]第8/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-2,5,main]第7/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-6,5,main]第6/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-7,5,main]第5/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-10,5,main]第4/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-3,5,main]第3/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-1,5,main]第2/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第1/33个文件完成入库归还连接

1.2.1 如果线程池触发reject会发生什么?

需要注意的是,这里要考虑到线程池的拒绝策略。

我们知道JDK线程池拒绝策略实现了四种:

AbortPolicy 默认策略,抛出异常
CallerRunsPolicy  从名字上可以看出,调用者执行
DiscardOldestPolicy 丢弃最老的任务,再尝试执行
DiscardPolicy  直接丢弃不做任何操作

ThreadPoolExecutor默认拒绝策略为AbortPolicy,就是抛出一个异常,那么这时候就执行不到后面的countdown
所以需要重写策略,在线程池队列已满拒绝新进任务的时候执行countdown,避免countDownLatch.await()永远等待。

如果使用默认的拒绝策略,执行如下:

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1.3 方式3 使用Semaphore

在 java 中,使用了 synchronized 关键字和 Lock 锁实现了资源的并发访问控制,在同一时刻只允许一个线程进入临界区访问资源 (读锁除外)。但考虑到另外一种场景,共享资源在同一时刻可以提供给多个线程访问,如厕所有多个坑位,可以同时提供给多人使用。这种场景下,就可以使用Semaphore信号量来实现。

信号量通常用于限制可以访问某些(物理或逻辑)资源的线程数量。信号量维护一组许可(permit),在访问资源前,每个线程必须从信号量获得一个许可,以保证资源的有限访问。当线程处理完后,向信号量返回一个许可,允许另一个线程获取。
当信号量许可>1,意味可以访问资源,如果信号量许可<=0,线程进入休眠。
当信号量许可=1,约等于synchronizedlock的效果。

就好比一个厕所管理员,站在门口,只有厕所有空位,就开门允许与空侧数量等量的人进入厕所。多个人进入厕所后,相当于N个人来分配使用N个空位。为避免多个人来同时竞争同一个侧卫,在内部仍然使用锁来控制资源的同步访问。

在我们的场景下,共享资源就是数据库连接池N个,M个文件需要拿到连接池进行入库操作,但连接池数量N有限,远小于文件数M,所以需要对连接池的访问并发度进行控制。

信号量在这里起到了控流的作用。
Semaphore semaphore = new Semaphore(10);
允许线程池最多10个任务并行执行,只有当其它任务执行完毕归还permit,新的任务拿到permit才能开始执行。

public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<File> fileList = FileUtil.loopFiles(new File("测试路径"));
        Semaphore semaphore = new Semaphore(10);

        Random random = new Random();
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(10,
                10,
                1,
                TimeUnit.MINUTES,
                new LinkedBlockingQueue<>(10));
        AtomicInteger count = new AtomicInteger(1);
        for (File file : fileList) {
            semaphore.acquire();
                executorService.execute(() -> {
                try {
                    int subCount = count.getAndIncrement();
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "第" + subCount + "/" + fileList.size() + "个文件获取连接正在入库");
                    // 模拟入库操作
                    int time = random.nextInt(1000);
                    Thread.sleep(time);
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "第" + subCount + "/" + fileList.size() + "个文件完成入库归还连接");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    semaphore.release();
                }
            });
        }

        System.out.println("shutdown");
        executorService.shutdown();
    }

因为我们的大数据框架本身有获取连接池的轮子,这里省略了从连接池获取连接的操作。

运行日志:

Thread[pool-1-thread-1,5,main]第1/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-3,5,main]第3/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第2/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-10,5,main]第5/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-9,5,main]第4/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第8/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-2,5,main]第9/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-7,5,main]第7/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-6,5,main]第6/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-5,5,main]第10/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-5,5,main]第10/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-5,5,main]第11/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-3,5,main]第3/33个文件完成入库归还连接
...
Thread[pool-1-thread-2,5,main]第23/33个文件完成入库归还连接
shutdown
Thread[pool-1-thread-2,5,main]第33/33个文件获取连接正在入库
Thread[pool-1-thread-4,5,main]第24/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-5,5,main]第32/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-1,5,main]第30/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-9,5,main]第26/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-3,5,main]第19/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-2,5,main]第33/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-8,5,main]第22/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-6,5,main]第27/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-10,5,main]第31/33个文件完成入库归还连接
Thread[pool-1-thread-7,5,main]第28/33个文件完成入库归还连接

1.3.1 如果引发了默认线程池拒绝策略,Semaphore会有问题吗?

我们知道CountDownLatch由于线程池拒绝策略,没有执行到countdown()会导致程序一直阻塞。那么Semaphore会有相应的问题吗?

如果线程池队列满了,触发了默认拒绝策略,这时候,Semaphore执行了acquire(),但没执行release()
写一个测试例子:

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(20);
        Semaphore semaphore = new Semaphore(10);
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(5,
                5,
                1,
                TimeUnit.MINUTES,
                new LinkedBlockingQueue<>(1), (r, executor) -> {
                    Random random = new Random();
                    try {
                        Thread.sleep(random.nextInt(1000));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if (r instanceof TestRun) {
                        ((TestRun) r).getCountDownLatch().countDown();
//                                    ((TestRun) r).getSemaphore().release();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " reject countdown " + semaphore.availablePermits());
        });


        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            semaphore.acquire();
            Thread.sleep(100);
            executorService.execute(new TestRun(countDownLatch, semaphore));
        }

//        countDownLatch.await();
        System.out.println("完成");
        executorService.shutdown();
    }

    public static class TestRun implements Runnable {
        private CountDownLatch countDownLatch;
        private Semaphore semaphore;

        public TestRun(CountDownLatch countDownLatch, Semaphore semaphore) {
            this.countDownLatch = countDownLatch;
            this.semaphore = semaphore;
        }

        public CountDownLatch getCountDownLatch() {
            return countDownLatch;
        }

        public void setCountDownLatch(CountDownLatch countDownLatch) {
            this.countDownLatch = countDownLatch;
        }

        public Semaphore getSemaphore() {
            return semaphore;
        }

        public void setSemaphore(Semaphore semaphore) {
            this.semaphore = semaphore;
        }

        @SneakyThrows
        @Override
        public void run() {
//            semaphore.acquire();
            Random random = new Random();
            Thread.sleep(random.nextInt(1000));
            countDownLatch.countDown();
            semaphore.release();
            System.out.println(Thread.currentThread() + " start" + " semaphore = " + semaphore.availablePermits());
            System.out.println(Thread.currentThread() + " countdown");
        }
    }

执行日志:

Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 8
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-3,5,main] start semaphore = 5
Thread[pool-1-thread-3,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-2,5,main] start semaphore = 4
Thread[pool-1-thread-2,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-2,5,main] start semaphore = 5
Thread[pool-1-thread-2,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-5,5,main] start semaphore = 6
Thread[pool-1-thread-5,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 7
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[main,5,main] reject countdown 7
Thread[pool-1-thread-4,5,main] start semaphore = 5
Thread[pool-1-thread-4,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-3,5,main] start semaphore = 5
Thread[pool-1-thread-3,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-4,5,main] start semaphore = 4
Thread[pool-1-thread-4,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-5,5,main] start semaphore = 3
Thread[pool-1-thread-5,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-2,5,main] start semaphore = 3
Thread[pool-1-thread-2,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 4
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[main,5,main] reject countdown 4
Thread[pool-1-thread-4,5,main] start semaphore = 4
Thread[pool-1-thread-4,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-3,5,main] start semaphore = 4
Thread[pool-1-thread-3,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-5,5,main] start semaphore = 3
Thread[pool-1-thread-5,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-4,5,main] start semaphore = 3
Thread[pool-1-thread-4,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-2,5,main] start semaphore = 2
Thread[pool-1-thread-2,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-3,5,main] start semaphore = 2
Thread[pool-1-thread-3,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-3,5,main] start semaphore = 2
Thread[pool-1-thread-3,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-2,5,main] start semaphore = 3
Thread[pool-1-thread-2,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-4,5,main] start semaphore = 4
Thread[pool-1-thread-4,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-5,5,main] start semaphore = 5
Thread[pool-1-thread-5,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 6
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[main,5,main] reject countdown 6
完成
Thread[pool-1-thread-5,5,main] start semaphore = 4
Thread[pool-1-thread-5,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-2,5,main] start semaphore = 5
Thread[pool-1-thread-2,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-4,5,main] start semaphore = 6
Thread[pool-1-thread-4,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-3,5,main] start semaphore = 7
Thread[pool-1-thread-3,5,main] countdown

可以看到执行了3次reject,最后semaphore值为7,正常应该为初始值10。
首先程序能够正常执行完毕,然后并发度下降了。
如果极端情况下,触发拒绝策略增多,semaphore的值降为1,这里semaphore就变成了lock或者synchronized,多线程就失去了效果变成了单线程串行执行。

通过JDK线程池拒绝策略之一的CallerRunsPolicy源码可知,这里的r即为调用者线程,在这里就是main线程。我们在main线程执行了acquire(),那么我们只需要重写拒绝策略,在这里执行release()就可保证并发度与初始值保持一致。

分享一个生产者-消费者的真实场景

但是如果semaphore=0呢?会阻塞执行吗?

1.3.2 如果初始化的时候就为0

Semaphore semaphore = new Semaphore(0);

那么程序会永远阻塞不执行,因为没有可用的permit。
分享一个生产者-消费者的真实场景

jdk源码这里没有对传入的参数做判断,甚至可以传入负数。
分享一个生产者-消费者的真实场景

因为与countdownlatch不同,这里可以释放增加任意大于0的permit数量。

分享一个生产者-消费者的真实场景

1.3.3 如果reject次数大于等于初始化长度

初化长度大于1,比如10,
Semaphore semaphore = new Semaphore(10);
同时,线程池拒绝次数>= 10,理论上,这个时候Semaphore就会出现0或负数。
线程就会阻塞。

但这种情况真的会发生吗?

我模拟了很多次都没出现阻塞的情况。
把线程池大小调整为1,将Semaphore大小设置为>1,这里为4。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(20);
        Semaphore semaphore = new Semaphore(4);
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(1,
                1,
                1,
                TimeUnit.MINUTES,
                new LinkedBlockingQueue<>(1), (r, executor) -> {
                    Random random = new Random();
                    try {
                        Thread.sleep(random.nextInt(1000));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if (r instanceof TestRun) {
                        ((TestRun) r).getCountDownLatch().countDown();
        //                            ((TestRun) r).getSemaphore().acquire();
//                                    ((TestRun) r).getSemaphore().release();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " reject countdown " + semaphore.availablePermits());
        });


        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            semaphore.acquire();
//            Thread.sleep(100);
            executorService.execute(new TestRun(countDownLatch, semaphore));
        }

//        countDownLatch.await();
        System.out.println("完成");
        executorService.shutdown();
    }

    public static class TestRun implements Runnable {
        private CountDownLatch countDownLatch;
        private Semaphore semaphore;

        public TestRun(CountDownLatch countDownLatch, Semaphore semaphore) {
            this.countDownLatch = countDownLatch;
            this.semaphore = semaphore;
        }

        public CountDownLatch getCountDownLatch() {
            return countDownLatch;
        }

        public void setCountDownLatch(CountDownLatch countDownLatch) {
            this.countDownLatch = countDownLatch;
        }

        public Semaphore getSemaphore() {
            return semaphore;
        }

        public void setSemaphore(Semaphore semaphore) {
            this.semaphore = semaphore;
        }

        @SneakyThrows
        @Override
        public void run() {
//            semaphore.acquire();
            Random random = new Random();
            Thread.sleep(random.nextInt(1000));
            countDownLatch.countDown();
            semaphore.release();
            System.out.println(Thread.currentThread() + " start" + " semaphore = " + semaphore.availablePermits());
            System.out.println(Thread.currentThread() + " countdown");
        }
    }

执行结果:

Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 2
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[main,5,main] reject countdown 2
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[main,5,main] reject countdown 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[main,5,main] reject countdown 0
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 0
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown
完成
Thread[pool-1-thread-1,5,main] start semaphore = 1
Thread[pool-1-thread-1,5,main] countdown

最后semaphore = 1.
当我将semaphore初始化值调整为3,5,2,最后semaphore的值总是为1。
线程池触发拒绝次数总是为semaphore初始化值-1

其实也很好理解,因为当permit>=1的时候,acquire()方法才会返回,不然就一直阻塞。所以初始permit>0的情况下,永远不会出现permit为0。


所以,结论是只要semaphore的初始值大于0,就不用担心程序会一直阻塞不执行。
同时,线程池触发拒绝策略,如果没有重写拒绝策略执行semaphore.release(),就会将并发度降低。

2. 总结

1.直接使用线程池队列要注意阻塞队列大小为Integer.MAX_VALUE可能导致内存消耗问题。
2.这里使用信号量最为简单便捷。
3.不管使用的是coundownlatch还是信号量,都要注意线程池拒绝的情况。
如果countdownlatch因为线程池拒绝策略没有执行countdown会导致await一直等待阻塞;
如果信号量因为线程池拒绝策略没有执行release,导致没有足够的permit,不会导致程序阻塞,但会降低并发 度。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-410376.html

到了这里,关于分享一个生产者-消费者的真实场景的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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