基於Spring Boot的線程池監控方案

前言

這篇是推動大家異步編程的思想的線程池的準備篇,要做好監控,讓大家使用無後顧之憂,敬畏生產。

爲什麼需要對線程池進行監控

Java線程池作爲最常使用到的併發工具,相信大家都不陌生,但是你真的確定使用對了嗎?大名鼎鼎的阿里Java代碼規範要求我們不使用 Executors來快速創建線程池,但是拋棄Executors,使用其它方式創建線程池就一定不會出現問題嗎?本質上對於我們來說線程池本身的運行過程是一個黑盒,我們沒辦法瞭解線程池中的運行狀態時,出現問題沒有辦法及時判斷和預警。面對這種黑盒操作必須通過監控方式讓其透明化,這樣對我們來說才能更好的使用好線程池。因此必須對線程池做監控。

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如何做線程池的監控

對於如何做監控,本質就是涉及三點,分別是數據採集、數據存儲以及大盤的展示,接下來我們分說下這三點;

數據採集

採集什麼數據,對於我們來說需要採集就是黑盒的數據,什麼又是線程池的黑盒數據,其實也就是整個線程處理的整個流程,在整個流程中,我們可以通過ThreadPoolExecutor中的七個方法獲取數據,通過這七個方法採集到的數據就可以使線程池的執行過程透明化。

  1. getCorePoolSize():獲取核心線程數;
  2. getMaximumPoolSize:獲取最大線程數;
  3. getQueue():獲取線程池中的阻塞隊列,並通過阻塞隊列中的方法獲取隊列長度、元素個數等;
  4. getPoolSize():獲取線程池中的工作線程數(包括核心線程和非核心線程);
  5. getActiveCount():獲取活躍線程數,也就是正在執行任務的線程;
  6. getLargestPoolSize():獲取線程池曾經到過的最大工作線程數;
  7. getTaskCount():獲取歷史已完成以及正在執行的總的任務數量;

除了我們瞭解的這些流程以外,ThreadPoolExecutor中還提供了三種鉤子函數,

  1. beforeExecute():Worker線程執行任務之前會調用的方法;
  2. afterExecute():在Worker線程執行任務之後會調用的方法;
  3. terminated():當線程池從運行狀態變更到TERMINATED狀態之前調用的方法;

對於beforeExecute和afterExecute可以理解爲使用Aop監聽線程執行的時間,這樣子我們可以對每個線程運行的時間整體做監控,terminated可以理解爲線程關閉時候的監控,這樣我們就可以整體獲取採集到線程池生命週期的所有數據了。

數據存儲以及大盤的展示

對於存儲我們這個比較適合採用時序性數據庫,此外現在很多成熟的監控產品都可以滿足我們大屏展示的訴求,這裏推薦下美團Cat和Prometheus,這裏不展開進行講解,大家可以根據自己公司的監控產品進行選擇,對於不同的方案採取的存儲形式會有些差異,甚至自己都可以自定義實現一個功能,反正難度不大。

進一步擴展以及思考

在實際的項目開發中我們會遇到以下場景:

  1. 不同的業務採用同一個線程池,這樣如果某個服務阻塞,會影響到整體共用線程池的所有服務,會觸發線程池的拒絕策略;
  2. 流量突然增加,需要動態調整線程池的參數,這個時候又不能重啓;

針對這兩種場景,我們對線程池再次進行了深入的思考:

  1. 如何合理配置線程池參數;
  2. 如何動態調整線程池參數;
  3. 如何給不同的服務之間做線程池的隔離;

如何合理配置線程池參數

關於這個問題面試的時候也是經常被問到,我只能說這個問題開始就是一個坑,針對與CPU密集型和I/O密集型,線程池的參數是有不同設計的,也不是遵守幾個公式就可以搞定,當然可以參考,我認爲對於線程池合理的參數的配置是經過多次調整得到的,甚至增加和減少業務都會影響一些參數,我不太建議大家每天背書式的CPU密集型就是N+1,非CPU密集型就是2N,因此我們更希望看到線程池動態配置。

如何動態調整線程池參數

關於如何動態調整線程池,還是回到我們場景問題的解決上,對於流量突增核心就是提升線程池的處理速度,那如何提升線程池的處理速度,有兩種方式,一種是加快業務的處理,也就是消費的快,顯然這種在運行的業務中我們想改變還是比較困難,這個可以作爲覆盤的重點;還有一種就是增加消費者,增加消費者的重點就是調整核心線程數以及非核心線程數的數量。

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居於這種思考,這個時候我們需要看下ThreadPoolExecutor線程池源碼,首先看下開始定義的變量,通過變量的設計我們就會發現大師就是大師,大師通過AtomicInteger修飾的ctl變量,高3位存儲了線程池的狀態,低29存儲線程的個數,通過一個變量完成兩件事情,完成狀態判斷以及限制線程最大個數。使用一個HashSet存儲Worker的引用,而Worker繼承了AbstractQueuedSynchronizer,實現一個一個不可衝入的獨佔鎖保證線程的安全性。

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//用來標記線程池狀態(高3位),線程個數(低29位)     
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
//工作狀態存儲在高3位中
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
//線程個數所能表達的最大數值
private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;
//線程池狀態
//RUNNING -1 能夠接收新任務,也可以處理阻塞隊列中的任務
private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
//SHUTDOWN 0 不可以接受新任務,繼續處理阻塞隊列中的任務
private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
//STOP 1 不接收新任務,不處理阻塞隊列中的任務,並且會中斷正在處理的任務
private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
//TIDYING 2 所有任務已經中止,且工作線程數量爲0,最後變遷到這個狀態的線程將要執行terminated()鉤子方法,只會有一個線程執行這個方法;
private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
//TERMINATED 3 中止狀態,已經執行完terminated()鉤子方法
private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;
//任務隊列,當線程池中的線程達到核心線程數量時,再提交任務 就會直接提交到 workQueue
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
//線程池全局鎖,增加worker減少worker時需要持有mainLock,修改線程池運行狀態時,也需要
private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
//線程池中真正存放worker的地方。
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
private final Condition termination = mainLock.newCondition();
//記錄線程池生命週期內 線程數最大值
private int largestPoolSize;
//記錄線程池所完成任務總數
private long completedTaskCount;
//創建線程會使用線程工廠
private volatile ThreadFactory threadFactory;
//拒絕策略
private volatile RejectedExecutionHandler handler;
//存活時間
private volatile long keepAliveTime;
//控制核心線程數量內的線程 是否可以被回收。true 可以,false不可以。
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
//核心線程池數量
private volatile int corePoolSize;
//線程池最大數量
private volatile int maximumPoolSize;

我們的重點看的是volatile修飾的corePoolSize、maximumPoolSize以及keepAliveTime,當然threadFactory和handler也可以看下,不過這兩個不是我們解決動態調整線程池的關鍵。對於這些volatile修飾的關鍵的變量,從併發角度思考的,必然是有併發讀寫的操作才使用volatile修飾的,在指標採集中我們看到其get的方法,對於寫的操作我們可以猜測肯定提供了set的方式,這個時候我們可以搜索下setCorePoolSize,果不其然我們真的搜索到了。

    public void setCorePoolSize(int corePoolSize) {
        if (corePoolSize < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        int delta = corePoolSize - this.corePoolSize;
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        //新設置的corePoolSize小於當前核心線程數的時候
        //會調用interruptIdleWorkers方法來中斷空閒的工作線程
        if (workerCountOf(ctl.get()) > corePoolSize)
            interruptIdleWorkers();
        else if (delta > 0) {
            //當設置的值大於當前值的時候核心線程數的時候
            //按照等待隊列中的任務數量來創建新的工作線程
            int k = Math.min(delta, workQueue.size());
            while (k-- > 0 && addWorker(nulltrue)) {
                if (workQueue.isEmpty())
                    break;
            }
        }
    }

接下來我們看下interruptIdleWorkers的源碼,此處源碼使用ReentrantLock可重入鎖,因爲Worker的是通過一個全局的HashSer存儲,這裏通過ReentrantLock保證線程安全。

    private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
        //可重入鎖
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            for (Worker w : workers) {
                Thread t = w.thread;
                if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
                    try {
                        //中斷當前線程
                        t.interrupt();
                    } catch (SecurityException ignore) {
                    } finally {
                        w.unlock();
                    }
                }
                if (onlyOne)
                    break;
            }
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
    }

接下來我們在驗證一下是否存在其他相關的參數設置,如下:

    public void setMaximumPoolSize(int maximumPoolSize) {
        if (maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize)
            throw new IllegalArgumentException();
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        if (workerCountOf(ctl.get()) > maximumPoolSize)
            interruptIdleWorkers();
    }
    public void setKeepAliveTime(long time, TimeUnit unit) {
        if (time < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (time == 0 && allowsCoreThreadTimeOut())
            throw new IllegalArgumentException("Core threads must have nonzero keep alive times");
        long keepAliveTime = unit.toNanos(time);
        long delta = keepAliveTime - this.keepAliveTime;
        this.keepAliveTime = keepAliveTime;
        if (delta < 0)
            interruptIdleWorkers();
    }
    public void setRejectedExecutionHandler(RejectedExecutionHandler handler) {
        if (handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.handler = handler;
    }

這裏我們會發現一個問題BlockingQueue的隊列容量不能修改,看到美團的文章提供的一個可修改的隊列ResizableCapacityLinkedBlockingQueue,於是乎去看了一下LinkedBlockingQueue的源碼,發現了關於capacity是一個final修飾的,這個時候我就思考一番,這個地方採用volatile修飾,對外暴露可修改,這樣就實現了動態修改阻塞隊列的大小。

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如何給不同的服務之間做線程池的隔離

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關於如何給不同服務之間做線程池的隔離,這裏我們可以採用Hystrix的艙壁模式,也就是說針對不同服務類型的服務單獨創建線程池,這樣就可以實現服務之間不相互影響,不會因爲某個服務導致整體的服務影響都阻塞。

實現方案

聊了這麼多前置的知識儲備,接下來我們來聊聊實現方案,整體的實現方案我們建立在Spring Boot的基礎實現,採用Spring Cloud刷新動態配置,採用該方式比較合適單體應用,對於有Appllo和Nacos可以通過監聽配置方式的來動態刷新。

  1. Maven依賴如下;
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-context</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.12</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>1.7.5</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>ch.qos.logback</groupId>
            <artifactId>logback-core</artifactId>
            <version>1.2.3</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>ch.qos.logback</groupId>
            <artifactId>logback-classic</artifactId>
            <version>1.2.3</version>
        </dependency>

    </dependencies>

    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>Hoxton.SR7</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>
  1. 配置信息如下:
monitor.threadpool.executors[0].thread-pool-name=first-monitor-thread-pool
monitor.threadpool.executors[0].core-pool-size=4
monitor.threadpool.executors[0].max-pool-size=8
monitor.threadpool.executors[0].queue-capacity=100

monitor.threadpool.executors[1].thread-pool-name=second-monitor-thread-pool
monitor.threadpool.executors[1].core-pool-size=2
monitor.threadpool.executors[1].max-pool-size=4
monitor.threadpool.executors[1].queue-capacity=40
    
/**
 * 線程池配置
 *
 * @author wangtongzhou 
 * @since 2022-03-11 21:41
 */

@Data
public class ThreadPoolProperties {

    /**
     * 線程池名稱
     */

    private String threadPoolName;

    /**
     * 核心線程數
     */

    private Integer corePoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

    /**
     * 最大線程數
     */

    private Integer maxPoolSize;

    /**
     * 隊列最大數量
     */

    private Integer queueCapacity;

    /**
     * 拒絕策略
     */

    private String rejectedExecutionType = "AbortPolicy";

    /**
     * 空閒線程存活時間
     */

    private Long keepAliveTime = 1L;

    /**
     * 空閒線程存活時間單位
     */

    private TimeUnit unit = TimeUnit.MILLISECONDS;


}


/**
 * 動態刷新線程池配置
 *
 * @author wangtongzhou 
 * @since 2022-03-13 14:09
 */

@ConfigurationProperties(prefix = "monitor.threadpool")
@Data
@Component
public class DynamicThreadPoolProperties {

    private List<ThreadPoolProperties> executors;
}
  1. 自定可修改阻塞隊列大小的方式如下:
/**
 * 可重新設定隊列大小的阻塞隊列
 *
 * @author wangtongzhou 
 * @since 2022-03-13 11:54
 */

public class ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<Eextends AbstractQueue<E>
        implements BlockingDeque<E>, java.io.Serializable 
{
    /*
     * Implemented as a simple doubly-linked list protected by a
     * single lock and using conditions to manage blocking.
     *
     * To implement weakly consistent iterators, it appears we need to
     * keep all Nodes GC-reachable from a predecessor dequeued Node.
     * That would cause two problems:
     * - allow a rogue Iterator to cause unbounded memory retention
     * - cause cross-generational linking of old Nodes to new Nodes if
     *   a Node was tenured while live, which generational GCs have a
     *   hard time dealing with, causing repeated major collections.
     * However, only non-deleted Nodes need to be reachable from
     * dequeued Nodes, and reachability does not necessarily have to
     * be of the kind understood by the GC.  We use the trick of
     * linking a Node that has just been dequeued to itself.  Such a
     * self-link implicitly means to jump to "first" (for next links)
     * or "last" (for prev links).
     */


    /*
     * We have "diamond" multiple interface/abstract class inheritance
     * here, and that introduces ambiguities. Often we want the
     * BlockingDeque javadoc combined with the AbstractQueue
     * implementation, so a lot of method specs are duplicated here.
     */


    private static final long serialVersionUID = -387911632671998426L;

    /**
     * Doubly-linked list node class
     */

    static final class Node<E{
        /**
         * The item, or null if this node has been removed.
         */

        E item;

        /**
         * One of:
         * - the real predecessor Node
         * - this Node, meaning the predecessor is tail
         * - null, meaning there is no predecessor
         */

        Node<E> prev;

        /**
         * One of:
         * - the real successor Node
         * - this Node, meaning the successor is head
         * - null, meaning there is no successor
         */

        Node<E> next;

        Node(E x) {
            item = x;
        }
    }

    /**
     * Pointer to first node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     * (first.prev == null && first.item != null)
     */

    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     * (last.next == null && last.item != null)
     */

    transient Node<E> last;

    /**
     * Number of items in the deque
     */

    private transient int count;

    /**
     * Maximum number of items in the deque
     */

    private volatile int capacity;

    public int getCapacity() {
        return capacity;
    }

    public void setCapacity(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
    }

    /**
     * Main lock guarding all access
     */

    final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    /**
     * Condition for waiting takes
     */

    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();

    /**
     * Condition for waiting puts
     */

    private final Condition notFull = lock.newCondition();

    /**
     * Creates a {@code ResizableCapacityLinkedBlockIngQueue} with a capacity of
     * {@link Integer#MAX_VALUE}.
     */

    public ResizableCapacityLinkedBlockingQueue() {
        this(Integer.MAX_VALUE);
    }

    /**
     * Creates a {@code ResizableCapacityLinkedBlockIngQueue} with the given (fixed) capacity.
     *
     * @param capacity the capacity of this deque
     * @throws IllegalArgumentException if {@code capacity} is less than 1
     */

    public ResizableCapacityLinkedBlockingQueue(int capacity) {
        if (capacity <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        this.capacity = capacity;
    }

    /**
     * Creates a {@code ResizableCapacityLinkedBlockIngQueue} with a capacity of
     * {@link Integer#MAX_VALUE}, initially containing the elements of
     * the given collection, added in traversal order of the
     * collection's iterator.
     *
     * @param c the collection of elements to initially contain
     * @throws NullPointerException if the specified collection or any
     *                              of its elements are null
     */

    public ResizableCapacityLinkedBlockingQueue(Collection<? extends E> c) {
        this(Integer.MAX_VALUE);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock(); // Never contended, but necessary for visibility
        try {
            for (E e : c) {
                if (e == null) {
                    throw new NullPointerException();
                }
                if (!linkLast(new Node<E>(e))) {
                    throw new IllegalStateException("Deque full");
                }
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }


    // Basic linking and unlinking operations, called only while holding lock

    /**
     * Links node as first element, or returns false if full.
     */

    private boolean linkFirst(Node<E> node) {
        // assert lock.isHeldByCurrentThread();
        if (count >= capacity) {
            return false;
        }
        Node<E> f = first;
        node.next = f;
        first = node;
        if (last == null) {
            last = node;
        } else {
            f.prev = node;
        }
        ++count;
        notEmpty.signal();
        return true;
    }

    /**
     * Links node as last element, or returns false if full.
     */

    private boolean linkLast(Node<E> node) {
        // assert lock.isHeldByCurrentThread();
        if (count >= capacity) {
            return false;
        }
        Node<E> l = last;
        node.prev = l;
        last = node;
        if (first == null) {
            first = node;
        } else {
            l.next = node;
        }
        ++count;
        notEmpty.signal();
        return true;
    }

    /**
     * Removes and returns first element, or null if empty.
     */

    private E unlinkFirst() {
        // assert lock.isHeldByCurrentThread();
        Node<E> f = first;
        if (f == null) {
            return null;
        }
        Node<E> n = f.next;
        E item = f.item;
        f.item = null;
        f.next = f; // help GC
        first = n;
        if (n == null) {
            last = null;
        } else {
            n.prev = null;
        }
        --count;
        notFull.signal();
        return item;
    }

    /**
     * Removes and returns last element, or null if empty.
     */

    private E unlinkLast() {
        // assert lock.isHeldByCurrentThread();
        Node<E> l = last;
        if (l == null) {
            return null;
        }
        Node<E> p = l.prev;
        E item = l.item;
        l.item = null;
        l.prev = l; // help GC
        last = p;
        if (p == null) {
            first = null;
        } else {
            p.next = null;
        }
        --count;
        notFull.signal();
        return item;
    }

    /**
     * Unlinks x.
     */

    void unlink(Node<E> x) {
        // assert lock.isHeldByCurrentThread();
        Node<E> p = x.prev;
        Node<E> n = x.next;
        if (p == null) {
            unlinkFirst();
        } else if (n == null) {
            unlinkLast();
        } else {
            p.next = n;
            n.prev = p;
            x.item = null;
            // Don't mess with x's links.  They may still be in use by
            // an iterator.
            --count;
            notFull.signal();
        }
    }

    // BlockingDeque methods

    /**
     * @throws IllegalStateException if this deque is full
     * @throws NullPointerException  {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public void addFirst(E e) {
        if (!offerFirst(e)) {
            throw new IllegalStateException("Deque full");
        }
    }

    /**
     * @throws IllegalStateException if this deque is full
     * @throws NullPointerException  {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public void addLast(E e) {
        if (!offerLast(e)) {
            throw new IllegalStateException("Deque full");
        }
    }

    /**
     * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public boolean offerFirst(E e) {
        if (e == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        Node<E> node = new Node<E>(e);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return linkFirst(node);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public boolean offerLast(E e) {
        if (e == nullthrow new NullPointerException();
        Node<E> node = new Node<E>(e);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return linkLast(node);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
     * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public void putFirst(E e) throws InterruptedException {
        if (e == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        Node<E> node = new Node<E>(e);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            while (!linkFirst(node)) {
                notFull.await();
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
     * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public void putLast(E e) throws InterruptedException {
        if (e == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        Node<E> node = new Node<E>(e);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            while (!linkLast(node)) {
                notFull.await();
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
     * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public boolean offerFirst(E e, long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException 
{
        if (e == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        Node<E> node = new Node<E>(e);
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            while (!linkFirst(node)) {
                if (nanos <= 0) {
                    return false;
                }
                nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
            }
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
     * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public boolean offerLast(E e, long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException 
{
        if (e == nullthrow new NullPointerException();
        Node<E> node = new Node<E>(e);
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            while (!linkLast(node)) {
                if (nanos <= 0) {
                    return false;
                }
                nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
            }
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public E removeFirst() {
        E x = pollFirst();
        if (x == null) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return x;
    }

    /**
     * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public E removeLast() {
        E x = pollLast();
        if (x == null) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return x;
    }

    @Override
    public E pollFirst() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return unlinkFirst();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public E pollLast() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return unlinkLast();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public E takeFirst() throws InterruptedException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            E x;
            while ((x = unlinkFirst()) == null) {
                notEmpty.await();
            }
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public E takeLast() throws InterruptedException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            E x;
            while ((x = unlinkLast()) == null) {
                notEmpty.await();
            }
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public E pollFirst(long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException 
{
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            E x;
            while ((x = unlinkFirst()) == null) {
                if (nanos <= 0) {
                    return null;
                }
                nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
            }
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public E pollLast(long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException 
{
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            E x;
            while ((x = unlinkLast()) == null) {
                if (nanos <= 0) {
                    return null;
                }
                nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
            }
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public E getFirst() {
        E x = peekFirst();
        if (x == null) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return x;
    }

    /**
     * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public E getLast() {
        E x = peekLast();
        if (x == null) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return x;
    }

    @Override
    public E peekFirst() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return (first == null) ? null : first.item;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public E peekLast() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return (last == null) ? null : last.item;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
        if (o == null) {
            return false;
        }
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                if (o.equals(p.item)) {
                    unlink(p);
                    return true;
                }
            }
            return false;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
        if (o == null) {
            return false;
        }
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            for (Node<E> p = last; p != null; p = p.prev) {
                if (o.equals(p.item)) {
                    unlink(p);
                    return true;
                }
            }
            return false;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // BlockingQueue methods

    /**
     * Inserts the specified element at the end of this deque unless it would
     * violate capacity restrictions.  When using a capacity-restricted deque,
     * it is generally preferable to use method {@link #offer(Object) offer}.
     *
     * <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.
     *
     * @throws IllegalStateException if this deque is full
     * @throws NullPointerException  if the specified element is null
     */

    @Override
    public boolean add(E e) {
        addLast(e);
        return true;
    }

    /**
     * @throws NullPointerException if the specified element is null
     */

    @Override
    public boolean offer(E e) {
        return offerLast(e);
    }

    /**
     * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
     * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public void put(E e) throws InterruptedException {
        putLast(e);
    }

    /**
     * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
     * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException 
{
        return offerLast(e, timeout, unit);
    }

    /**
     * Retrieves and removes the head of the queue represented by this deque.
     * This method differs from {@link #poll poll} only in that it throws an
     * exception if this deque is empty.
     *
     * <p>This method is equivalent to {@link #removeFirst() removeFirst}.
     *
     * @return the head of the queue represented by this deque
     * @throws NoSuchElementException if this deque is empty
     */

    @Override
    public E remove() {
        return removeFirst();
    }

    @Override
    public E poll() {
        return pollFirst();
    }

    @Override
    public E take() throws InterruptedException {
        return takeFirst();
    }

    @Override
    public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return pollFirst(timeout, unit);
    }

    /**
     * Retrieves, but does not remove, the head of the queue represented by
     * this deque.  This method differs from {@link #peek peek} only in that
     * it throws an exception if this deque is empty.
     *
     * <p>This method is equivalent to {@link #getFirst() getFirst}.
     *
     * @return the head of the queue represented by this deque
     * @throws NoSuchElementException if this deque is empty
     */

    @Override
    public E element() {
        return getFirst();
    }

    @Override
    public E peek() {
        return peekFirst();
    }

    /**
     * Returns the number of additional elements that this deque can ideally
     * (in the absence of memory or resource constraints) accept without
     * blocking. This is always equal to the initial capacity of this deque
     * less the current {@code size} of this deque.
     *
     * <p>Note that you <em>cannot</em> always tell if an attempt to insert
     * an element will succeed by inspecting {@code remainingCapacity}
     * because it may be the case that another thread is about to
     * insert or remove an element.
     */

    @Override
    public int remainingCapacity() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return capacity - count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * @throws UnsupportedOperationException {@inheritDoc}
     * @throws ClassCastException            {@inheritDoc}
     * @throws NullPointerException          {@inheritDoc}
     * @throws IllegalArgumentException      {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public int drainTo(Collection<? super E> c) {
        return drainTo(c, Integer.MAX_VALUE);
    }

    /**
     * @throws UnsupportedOperationException {@inheritDoc}
     * @throws ClassCastException            {@inheritDoc}
     * @throws NullPointerException          {@inheritDoc}
     * @throws IllegalArgumentException      {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements) {
        if (c == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        if (c == this) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        if (maxElements <= 0) {
            return 0;
        }
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            int n = Math.min(maxElements, count);
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                c.add(first.item);   // In this order, in case add() throws.
                unlinkFirst();
            }
            return n;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // Stack methods

    /**
     * @throws IllegalStateException if this deque is full
     * @throws NullPointerException  {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public void push(E e) {
        addFirst(e);
    }

    /**
     * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
     */

    @Override
    public E pop() {
        return removeFirst();
    }

    // Collection methods

    /**
     * Removes the first occurrence of the specified element from this deque.
     * If the deque does not contain the element, it is unchanged.
     * More formally, removes the first element {@code e} such that
     * {@code o.equals(e)} (if such an element exists).
     * Returns {@code true} if this deque contained the specified element
     * (or equivalently, if this deque changed as a result of the call).
     *
     * <p>This method is equivalent to
     * {@link #removeFirstOccurrence(Object) removeFirstOccurrence}.
     *
     * @param o element to be removed from this deque, if present
     * @return {@code true} if this deque changed as a result of the call
     */

    @Override
    public boolean remove(Object o) {
        return removeFirstOccurrence(o);
    }

    /**
     * Returns the number of elements in this deque.
     *
     * @return the number of elements in this deque
     */

    @Override
    public int size() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * Returns {@code true} if this deque contains the specified element.
     * More formally, returns {@code true} if and only if this deque contains
     * at least one element {@code e} such that {@code o.equals(e)}.
     *
     * @param o object to be checked for containment in this deque
     * @return {@code true} if this deque contains the specified element
     */

    @Override
    public boolean contains(Object o) {
        if (o == null) {
            return false;
        }
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                if (o.equals(p.item)) {
                    return true;
                }
            }
            return false;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /*
     * TODO: Add support for more efficient bulk operations.
     *
     * We don't want to acquire the lock for every iteration, but we
     * also want other threads a chance to interact with the
     * collection, especially when count is close to capacity.
     */


//     /**
//      * Adds all of the elements in the specified collection to this
//      * queue.  Attempts to addAll of a queue to itself result in
//      * {@code IllegalArgumentException}. Further, the behavior of
//      * this operation is undefined if the specified collection is
//      * modified while the operation is in progress.
//      *
//      * @param c collection containing elements to be added to this queue
//      * @return {@code true} if this queue changed as a result of the call
//      * @throws ClassCastException            {@inheritDoc}
//      * @throws NullPointerException          {@inheritDoc}
//      * @throws IllegalArgumentException      {@inheritDoc}
//      * @throws IllegalStateException if this deque is full
//      * @see #add(Object)
//      */
//     public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
//         if (c == null)
//             throw new NullPointerException();
//         if (c == this)
//             throw new IllegalArgumentException();
//         final ReentrantLock lock = this.lock;
//         lock.lock();
//         try {
//             boolean modified = false;
//             for (E e : c)
//                 if (linkLast(e))
//                     modified = true;
//             return modified;
//         } finally {
//             lock.unlock();
//         }
//     }

    /**
     * Returns an array containing all of the elements in this deque, in
     * proper sequence (from first to last element).
     *
     * <p>The returned array will be "safe" in that no references to it are
     * maintained by this deque.  (In other words, this method must allocate
     * a new array).  The caller is thus free to modify the returned array.
     *
     * <p>This method acts as bridge between array-based and collection-based
     * APIs.
     *
     * @return an array containing all of the elements in this deque
     */

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public Object[] toArray() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] a = new Object[count];
            int k = 0;
            for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                a[k++] = p.item;
            }
            return a;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * Returns an array containing all of the elements in this deque, in
     * proper sequence; the runtime type of the returned array is that of
     * the specified array.  If the deque fits in the specified array, it
     * is returned therein.  Otherwise, a new array is allocated with the
     * runtime type of the specified array and the size of this deque.
     *
     * <p>If this deque fits in the specified array with room to spare
     * (i.e., the array has more elements than this deque), the element in
     * the array immediately following the end of the deque is set to
     * {@code null}.
     *
     * <p>Like the {@link #toArray()} method, this method acts as bridge between
     * array-based and collection-based APIs.  Further, this method allows
     * precise control over the runtime type of the output array, and may,
     * under certain circumstances, be used to save allocation costs.
     *
     * <p>Suppose {@code x} is a deque known to contain only strings.
     * The following code can be used to dump the deque into a newly
     * allocated array of {@code String}:
     *
     * <pre> {@code String[] y = x.toArray(new String[0]);}</pre>
     * <p>
     * Note that {@code toArray(new Object[0])} is identical in function to
     * {@code toArray()}.
     *
     * @param a the array into which the elements of the deque are to
     *          be stored, if it is big enough; otherwise, a new array of the
     *          same runtime type is allocated for this purpose
     * @return an array containing all of the elements in this deque
     * @throws ArrayStoreException  if the runtime type of the specified array
     *                              is not a supertype of the runtime type of every element in
     *                              this deque
     * @throws NullPointerException if the specified array is null
     */

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            if (a.length < count) {
                a = (T[]) java.lang.reflect.Array.newInstance
                        (a.getClass().getComponentType(), count);
            }
            int k = 0;
            for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                a[k++] = (T) p.item;
            }
            if (a.length > k) {
                a[k] = null;
            }
            return a;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Node<E> p = first;
            if (p == null) {
                return "[]";
            }
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            sb.append('[');
            for (; ; ) {
                E e = p.item;
                sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);
                p = p.next;
                if (p == null) {
                    return sb.append(']').toString();
                }
                sb.append(',').append(' ');
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * Atomically removes all of the elements from this deque.
     * The deque will be empty after this call returns.
     */

    @Override
    public void clear() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            for (Node<E> f = first; f != null; ) {
                f.item = null;
                Node<E> n = f.next;
                f.prev = null;
                f.next = null;
                f = n;
            }
            first = last = null;
            count = 0;
            notFull.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * Returns an iterator over the elements in this deque in proper sequence.
     * The elements will be returned in order from first (head) to last (tail).
     *
     * <p>The returned iterator is
     * <a href="package-summary.html#Weakly"><i>weakly consistent</i></a>.
     *
     * @return an iterator over the elements in this deque in proper sequence
     */

    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

    /**
     * Returns an iterator over the elements in this deque in reverse
     * sequential order.  The elements will be returned in order from
     * last (tail) to first (head).
     *
     * <p>The returned iterator is
     * <a href="package-summary.html#Weakly"><i>weakly consistent</i></a>.
     *
     * @return an iterator over the elements in this deque in reverse order
     */

    @Override
    public Iterator<E> descendingIterator() {
        return new DescendingItr();
    }

    /**
     * Base class for Iterators for ResizableCapacityLinkedBlockIngQueue
     */

    private abstract class AbstractItr implements Iterator<E{
        /**
         * The next node to return in next()
         */

        Node<E> next;

        /**
         * nextItem holds on to item fields because once we claim that
         * an element exists in hasNext(), we must return item read
         * under lock (in advance()) even if it was in the process of
         * being removed when hasNext() was called.
         */

        E nextItem;

        /**
         * Node returned by most recent call to next. Needed by remove.
         * Reset to null if this element is deleted by a call to remove.
         */

        private Node<E> lastRet;

        abstract Node<E> firstNode();

        abstract Node<E> nextNode(Node<E> n);

        AbstractItr() {
            // set to initial position
            final ReentrantLock lock = ResizableCapacityLinkedBlockingQueue.this.lock;
            lock.lock();
            try {
                next = firstNode();
                nextItem = (next == null) ? null : next.item;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /**
         * Returns the successor node of the given non-null, but
         * possibly previously deleted, node.
         */

        private Node<E> succ(Node<E> n) {
            // Chains of deleted nodes ending in null or self-links
            // are possible if multiple interior nodes are removed.
            for (; ; ) {
                Node<E> s = nextNode(n);
                if (s == null) {
                    return null;
                } else if (s.item != null) {
                    return s;
                } else if (s == n) {
                    return firstNode();
                } else {
                    n = s;
                }
            }
        }

        /**
         * Advances next.
         */

        void advance() {
            final ReentrantLock lock = ResizableCapacityLinkedBlockingQueue.this.lock;
            lock.lock();
            try {
                // assert next != null;
                next = succ(next);
                nextItem = (next == null) ? null : next.item;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return next != null;
        }

        @Override
        public E next() {
            if (next == null) {
                throw new NoSuchElementException();
            }
            lastRet = next;
            E x = nextItem;
            advance();
            return x;
        }

        @Override
        public void remove() {
            Node<E> n = lastRet;
            if (n == null) {
                throw new IllegalStateException();
            }
            lastRet = null;
            final ReentrantLock lock = ResizableCapacityLinkedBlockingQueue.this.lock;
            lock.lock();
            try {
                if (n.item != null) {
                    unlink(n);
                }
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

    /**
     * Forward iterator
     */

    private class Itr extends AbstractItr {
        @Override
        Node<E> firstNode() {
            return first;
        }

        @Override
        Node<E> nextNode(Node<E> n) {
            return n.next;
        }
    }

    /**
     * Descending iterator
     */

    private class DescendingItr extends AbstractItr {
        @Override
        Node<E> firstNode() {
            return last;
        }

        @Override
        Node<E> nextNode(Node<E> n) {
            return n.prev;
        }
    }

    /**
     * A customized variant of Spliterators.IteratorSpliterator
     */

    static final class LBDSpliterator<Eimplements Spliterator<E{
        static final int MAX_BATCH = 1 << 25;  // max batch array size;
        final ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> queue;
        Node<E> current;    // current node; null until initialized
        int batch;          // batch size for splits
        boolean exhausted;  // true when no more nodes
        long est;           // size estimate

        LBDSpliterator(ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> queue) {
            this.queue = queue;
            this.est = queue.size();
        }

        @Override
        public long estimateSize() {
            return est;
        }

        @Override
        public Spliterator<E> trySplit() {
            Node<E> h;
            final ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> q = this.queue;
            int b = batch;
            int n = (b <= 0) ? 1 : (b >= MAX_BATCH) ? MAX_BATCH : b + 1;
            if (!exhausted &&
                    ((h = current) != null || (h = q.first) != null) &&
                    h.next != null) {
                Object[] a = new Object[n];
                final ReentrantLock lock = q.lock;
                int i = 0;
                Node<E> p = current;
                lock.lock();
                try {
                    if (p != null || (p = q.first) != null) {
                        do {
                            if ((a[i] = p.item) != null) {
                                ++i;
                            }
                        } while ((p = p.next) != null && i < n);
                    }
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
                if ((current = p) == null) {
                    est = 0L;
                    exhausted = true;
                } else if ((est -= i) < 0L) {
                    est = 0L;
                }
                if (i > 0) {
                    batch = i;
                    return Spliterators.spliterator
                            (a, 0, i, Spliterator.ORDERED | Spliterator.NONNULL |
                                    Spliterator.CONCURRENT);
                }
            }
            return null;
        }

        @Override
        public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
            if (action == null) {
                throw new NullPointerException();
            }
            final ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> q = this.queue;
            final ReentrantLock lock = q.lock;
            if (!exhausted) {
                exhausted = true;
                Node<E> p = current;
                do {
                    E e = null;
                    lock.lock();
                    try {
                        if (p == null) {
                            p = q.first;
                        }
                        while (p != null) {
                            e = p.item;
                            p = p.next;
                            if (e != null) {
                                break;
                            }
                        }
                    } finally {
                        lock.unlock();
                    }
                    if (e != null) {
                        action.accept(e);
                    }
                } while (p != null);
            }
        }

        @Override
        public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
            if (action == null) {
                throw new NullPointerException();
            }
            final ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<E> q = this.queue;
            final ReentrantLock lock = q.lock;
            if (!exhausted) {
                E e = null;
                lock.lock();
                try {
                    if (current == null) {
                        current = q.first;
                    }
                    while (current != null) {
                        e = current.item;
                        current = current.next;
                        if (e != null) {
                            break;
                        }
                    }
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
                if (current == null) {
                    exhausted = true;
                }
                if (e != null) {
                    action.accept(e);
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }

        @Override
        public int characteristics() {
            return Spliterator.ORDERED | Spliterator.NONNULL |
                    Spliterator.CONCURRENT;
        }
    }

    /**
     * Returns a {@link Spliterator} over the elements in this deque.
     *
     * <p>The returned spliterator is
     * <a href="package-summary.html#Weakly"><i>weakly consistent</i></a>.
     *
     * <p>The {@code Spliterator} reports {@link Spliterator#CONCURRENT},
     * {@link Spliterator#ORDERED}, and {@link Spliterator#NONNULL}.
     *
     * @return a {@code Spliterator} over the elements in this deque
     * @implNote The {@code Spliterator} implements {@code trySplit} to permit limited
     * parallelism.
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public Spliterator<E> spliterator() {
        return new LBDSpliterator<E>(this);
    }

    /**
     * Saves this deque to a stream (that is, serializes it).
     *
     * @param s the stream
     * @throws java.io.IOException if an I/O error occurs
     * @serialData The capacity (int), followed by elements (each an
     * {@code Object}) in the proper order, followed by a null
     */

    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
            throws java.io.IOException 
{
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            // Write out capacity and any hidden stuff
            s.defaultWriteObject();
            // Write out all elements in the proper order.
            for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next) {
                s.writeObject(p.item);
            }
            // Use trailing null as sentinel
            s.writeObject(null);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * Reconstitutes this deque from a stream (that is, deserializes it).
     *
     * @param s the stream
     * @throws ClassNotFoundException if the class of a serialized object
     *                                could not be found
     * @throws java.io.IOException    if an I/O error occurs
     */

    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
            throws java.io.IOException, ClassNotFoundException 
{
        s.defaultReadObject();
        count = 0;
        first = null;
        last = null;
        // Read in all elements and place in queue
        for (; ; ) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            E item = (E) s.readObject();
            if (item == null) {
                break;
            }
            add(item);
        }
    }
}

  1. 自定義線程池,增加每個線程處理的耗時,以及平均耗時、最大耗時、最小耗時,以及輸出監控日誌信息等等;
/**
 * 線程池監控類
 *
 * @author wangtongzhou 
 * @since 2022-02-23 07:27
 */

public class ThreadPoolMonitor extends ThreadPoolExecutor {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ThreadPoolMonitor.class);

    /**
     * 默認拒絕策略
     */

    private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy();

    /**
     * 線程池名稱,一般以業務名稱命名,方便區分
     */

    private String poolName;

    /**
     * 最短執行時間
     */

    private Long minCostTime;

    /**
     * 最長執行時間
     */

    private Long maxCostTime;
    /**
     * 總的耗時
     */

    private AtomicLong totalCostTime = new AtomicLong();

    private ThreadLocal<Long> startTimeThreadLocal = new ThreadLocal<>();

    /**
     * 調用父類的構造方法,並初始化HashMap和線程池名稱
     *
     * @param corePoolSize    線程池核心線程數
     * @param maximumPoolSize 線程池最大線程數
     * @param keepAliveTime   線程的最大空閒時間
     * @param unit            空閒時間的單位
     * @param workQueue       保存被提交任務的隊列
     * @param poolName        線程池名稱
     */

    public ThreadPoolMonitor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                             TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, String poolName)
 
{
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
                Executors.defaultThreadFactory(), poolName);
    }


    /**
     * 調用父類的構造方法,並初始化HashMap和線程池名稱
     *
     * @param corePoolSize    線程池核心線程數
     * @param maximumPoolSize 線程池最大線程數
     * @param keepAliveTime   線程的最大空閒時間
     * @param unit            空閒時間的單位
     * @param workQueue       保存被提交任務的隊列
     * @param
     * @param poolName        線程池名稱
     */

    public ThreadPoolMonitor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                             TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler, String poolName)
 
{
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
                Executors.defaultThreadFactory(), handler, poolName);
    }


    /**
     * 調用父類的構造方法,並初始化HashMap和線程池名稱
     *
     * @param corePoolSize    線程池核心線程數
     * @param maximumPoolSize 線程池最大線程數
     * @param keepAliveTime   線程的最大空閒時間
     * @param unit            空閒時間的單位
     * @param workQueue       保存被提交任務的隊列
     * @param threadFactory   線程工廠
     * @param poolName        線程池名稱
     */

    public ThreadPoolMonitor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                             TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                             ThreadFactory threadFactory, String poolName)
 
{
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, defaultHandler);
        this.poolName = poolName;
    }


    /**
     * 調用父類的構造方法,並初始化HashMap和線程池名稱
     *
     * @param corePoolSize    線程池核心線程數
     * @param maximumPoolSize 線程池最大線程數
     * @param keepAliveTime   線程的最大空閒時間
     * @param unit            空閒時間的單位
     * @param workQueue       保存被提交任務的隊列
     * @param threadFactory   線程工廠
     * @param handler         拒絕策略
     * @param poolName        線程池名稱
     */

    public ThreadPoolMonitor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                             TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                             ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler, String poolName)
 
{
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
        this.poolName = poolName;
    }


    /**
     * 線程池延遲關閉時(等待線程池裏的任務都執行完畢),統計線程池情況
     */

    @Override
    public void shutdown() {
        // 統計已執行任務、正在執行任務、未執行任務數量
        LOGGER.info("{} 關閉線程池, 已執行任務: {}, 正在執行任務: {}, 未執行任務數量: {}",
                this.poolName, this.getCompletedTaskCount(), this.getActiveCount(), this.getQueue().size());
        super.shutdown();
    }

    /**
     * 線程池立即關閉時,統計線程池情況
     */

    @Override
    public List<Runnable> shutdownNow() {
        // 統計已執行任務、正在執行任務、未執行任務數量
        LOGGER.info("{} 立即關閉線程池,已執行任務: {}, 正在執行任務: {}, 未執行任務數量: {}",
                this.poolName, this.getCompletedTaskCount(), this.getActiveCount(), this.getQueue().size());
        return super.shutdownNow();
    }

    /**
     * 任務執行之前,記錄任務開始時間
     */

    @Override
    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
        startTimeThreadLocal.set(System.currentTimeMillis());
    }

    /**
     * 任務執行之後,計算任務結束時間
     */

    @Override
    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        long costTime = System.currentTimeMillis() - startTimeThreadLocal.get();
        startTimeThreadLocal.remove();
        maxCostTime = maxCostTime > costTime ? maxCostTime : costTime;
        if (getCompletedTaskCount() == 0) {
            minCostTime = costTime;
        }
        minCostTime = minCostTime < costTime ? minCostTime : costTime;
        totalCostTime.addAndGet(costTime);
        LOGGER.info("{}-pool-monitor: " +
                        "任務耗時: {} ms, 初始線程數: {}, 核心線程數: {}, 執行的任務數量: {}, " +
                        "已完成任務數量: {}, 任務總數: {}, 隊列裏緩存的任務數量: {}, 池中存在的最大線程數: {}, " +
                        "最大允許的線程數: {},  線程空閒時間: {}, 線程池是否關閉: {}, 線程池是否終止: {}",
                this.poolName,
                costTime, this.getPoolSize(), this.getCorePoolSize(), this.getActiveCount(),
                this.getCompletedTaskCount(), this.getTaskCount(), this.getQueue().size(), this.getLargestPoolSize(),
                this.getMaximumPoolSize(), this.getKeepAliveTime(TimeUnit.MILLISECONDS), this.isShutdown(), this.isTerminated());
    }


    public Long getMinCostTime() {
        return minCostTime;
    }

    public Long getMaxCostTime() {
        return maxCostTime;
    }

    public long getAverageCostTime(){
        if(getCompletedTaskCount()==0||totalCostTime.get()==0){
            return 0;
        }
        return totalCostTime.get()/getCompletedTaskCount();
    }

    /**
     * 生成線程池所用的線程,改寫了線程池默認的線程工廠,傳入線程池名稱,便於問題追蹤
     */

    static class MonitorThreadFactory implements ThreadFactory {
        private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
        private final ThreadGroup group;
        private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
        private final String namePrefix;

        /**
         * 初始化線程工廠
         *
         * @param poolName 線程池名稱
         */

        MonitorThreadFactory(String poolName) {
            SecurityManager s = System.getSecurityManager();
            group = Objects.nonNull(s) ? s.getThreadGroup() : Thread.currentThread().getThreadGroup();
            namePrefix = poolName + "-pool-" + poolNumber.getAndIncrement() + "-thread-";
        }

        @Override
        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r, namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(), 0);
            if (t.isDaemon()) {
                t.setDaemon(false);
            }
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY) {
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            }
            return t;
        }
    }
}

  1. 動態修改線程池的類,通過Spring的監聽器監控配置刷新方法,實現動態更新線程池的參數;
/**
 * 動態刷新線程池
 *
 * @author wangtongzhou
 * @since 2022-03-13 14:13
 */

@Component
@Slf4j
public class DynamicThreadPoolManager {


    @Autowired
    private DynamicThreadPoolProperties dynamicThreadPoolProperties;

    /**
     * 存儲線程池對象
     */

    public Map<String, ThreadPoolMonitor> threadPoolExecutorMap = new HashMap<>();


    public Map<String, ThreadPoolMonitor> getThreadPoolExecutorMap() {
        return threadPoolExecutorMap;
    }


    /**
     * 初始化線程池
     */

    @PostConstruct
    public void init() {
        createThreadPools(dynamicThreadPoolProperties);
    }

    /**
     * 初始化線程池的創建
     *
     * @param dynamicThreadPoolProperties
     */

    private void createThreadPools(DynamicThreadPoolProperties dynamicThreadPoolProperties) {
        dynamicThreadPoolProperties.getExecutors().forEach(config -> {
            if (!threadPoolExecutorMap.containsKey(config.getThreadPoolName())) {
                ThreadPoolMonitor threadPoolMonitor = new ThreadPoolMonitor(
                        config.getCorePoolSize(),
                        config.getMaxPoolSize(),
                        config.getKeepAliveTime(),
                        config.getUnit(),
                        new ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<>(config.getQueueCapacity()),
                        RejectedExecutionHandlerEnum.getRejectedExecutionHandler(config.getRejectedExecutionType()),
                        config.getThreadPoolName()
                );
                threadPoolExecutorMap.put(config.getThreadPoolName(),
                        threadPoolMonitor);
            }

        });
    }

    /**
     * 調整線程池
     *
     * @param dynamicThreadPoolProperties
     */

    private void changeThreadPools(DynamicThreadPoolProperties dynamicThreadPoolProperties) {
        dynamicThreadPoolProperties.getExecutors().forEach(config -> {
            ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = threadPoolExecutorMap.get(config.getThreadPoolName());
            if (Objects.nonNull(threadPoolExecutor)) {
                threadPoolExecutor.setCorePoolSize(config.getCorePoolSize());
                threadPoolExecutor.setMaximumPoolSize(config.getMaxPoolSize());
                threadPoolExecutor.setKeepAliveTime(config.getKeepAliveTime(), config.getUnit());
                threadPoolExecutor.setRejectedExecutionHandler(RejectedExecutionHandlerEnum.getRejectedExecutionHandler(config.getRejectedExecutionType()));
                BlockingQueue<Runnable> queue = threadPoolExecutor.getQueue();
                if (queue instanceof ResizableCapacityLinkedBlockingQueue) {
                    ((ResizableCapacityLinkedBlockingQueue<Runnable>) queue).setCapacity(config.getQueueCapacity());
                }
            }
        });
    }


    @EventListener
    public void envListener(EnvironmentChangeEvent event) {
        log.info("配置發生變更" + event);
        changeThreadPools(dynamicThreadPoolProperties);
    }

}
  1. DynamicThreadPoolPropertiesController對外暴露兩個方法,第一個通過ContextRefresher提供對外刷新配置的接口,實現及時更新配置信息,第二提供一個查詢接口的方法,
/**
 * 動態修改線程池參數
 *
 * @author wangtongzhou
 * @since 2022-03-13 17:27
 */

@RestController
public class DynamicThreadPoolPropertiesController {

    @Autowired
    private ContextRefresher contextRefresher;


    @Autowired
    private DynamicThreadPoolProperties dynamicThreadPoolProperties;


    @Autowired
    private DynamicThreadPoolManager dynamicThreadPoolManager;


    @PostMapping("/threadPool/properties")
    public void update() {
        ThreadPoolProperties threadPoolProperties =
                dynamicThreadPoolProperties.getExecutors().get(0);
        threadPoolProperties.setCorePoolSize(20);
        threadPoolProperties.setMaxPoolSize(50);
        threadPoolProperties.setQueueCapacity(200);
        threadPoolProperties.setRejectedExecutionType("CallerRunsPolicy");
        contextRefresher.refresh();
    }

    @GetMapping("/threadPool/properties")
    public Map<String, Object> queryThreadPoolProperties() {
        Map<String, Object> metricMap = new HashMap<>();
        List<Map> threadPools = new ArrayList<>();
        dynamicThreadPoolManager.getThreadPoolExecutorMap().forEach((k, v) -> {
            ThreadPoolMonitor threadPoolMonitor = (ThreadPoolMonitor) v;
            Map<String, Object> poolInfo = new HashMap<>();
            poolInfo.put("thread.pool.name", k);
            poolInfo.put("thread.pool.core.size", threadPoolMonitor.getCorePoolSize());
            poolInfo.put("thread.pool.largest.size", threadPoolMonitor.getLargestPoolSize());
            poolInfo.put("thread.pool.max.size", threadPoolMonitor.getMaximumPoolSize());
            poolInfo.put("thread.pool.thread.count", threadPoolMonitor.getPoolSize());
            poolInfo.put("thread.pool.max.costTime", threadPoolMonitor.getMaxCostTime());
            poolInfo.put("thread.pool.average.costTime", threadPoolMonitor.getAverageCostTime());
            poolInfo.put("thread.pool.min.costTime", threadPoolMonitor.getMinCostTime());
            poolInfo.put("thread.pool.active.count", threadPoolMonitor.getActiveCount());
            poolInfo.put("thread.pool.completed.taskCount", threadPoolMonitor.getCompletedTaskCount());
            poolInfo.put("thread.pool.queue.name", threadPoolMonitor.getQueue().getClass().getName());
            poolInfo.put("thread.pool.rejected.name", threadPoolMonitor.getRejectedExecutionHandler().getClass().getName());
            poolInfo.put("thread.pool.task.count", threadPoolMonitor.getTaskCount());
            threadPools.add(poolInfo);
        });
        metricMap.put("threadPools", threadPools);
        return metricMap;
    }

}

整體上的流程到這裏就完成了,算是一個Demo版,對於該組件更深入的思考我認爲還可以做以下三件事情:

  1. 應該以starter的形式嵌入到應用,通過判斷啓動類加載的Appllo、Nacos還是默認實現;
  2. 對外可以Push、也可以是日誌,還可以支持各種庫,提供豐富的輸出形式,這個樣子的話更加通用化;
  3. 提供統一查詢接口、修改接口、增加權限校驗、增加預警規則配置;

參考以下內容:

美團文章

結束

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