Java並發（五）線程池使用番外-分析RejectedExecutionException異常

本文轉載自查看原文 2019-04-21 21:07 1544 並發編程

Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task org.cellphone.common.pool.Worker@f6f4d33 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@23fc625e[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 15, completed tasks = 0]
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2047)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:823)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1369)
    at org.cellphone.common.pool.RejectedExecutionExceptionExample.main(RejectedExecutionExceptionExample.java:22)

一、入門示例

下面的測試程序使用 ThreadPoolExecutor 類來創建線程池執行任務，代表任務 Worker 類代碼如下：

/**
 * Created by on 2019/4/20.
 */
public class Worker implements Runnable {

    private int id;

    public Worker(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 執行任務 " + id);
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成任務 " + id);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

執行 Worker 任務的代碼如下：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * Created by on 2019/4/20.
 */
public class RejectedExecutionExceptionExample {

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 0L,
                TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(15));

        Worker tasks[] = new Worker[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            tasks[i] = new Worker(i);
            System.out.println("提交任務: " + tasks[i] + ", " + i);
            executor.execute(tasks[i]);
        }
        System.out.println("主線程結束");
        executor.shutdown();    // 關閉線程池
    }
}

運行一下，看到如下輸出：

提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@36baf30c, 0
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@5ca881b5, 1
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@4517d9a3, 2
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@2f92e0f4, 3
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@28a418fc, 4
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@5305068a, 5
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@1f32e575, 6
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@279f2327, 7
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@2ff4acd0, 8
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@54bedef2, 9
主線程結束
pool-1-thread-1 執行任務 0
pool-1-thread-2 執行任務 1
pool-1-thread-3 執行任務 2
pool-1-thread-1 完成任務 0
pool-1-thread-1 執行任務 3
pool-1-thread-2 完成任務 1
pool-1-thread-2 執行任務 4
pool-1-thread-3 完成任務 2
pool-1-thread-3 執行任務 5
pool-1-thread-2 完成任務 4
pool-1-thread-2 執行任務 6
pool-1-thread-3 完成任務 5
pool-1-thread-1 完成任務 3
pool-1-thread-3 執行任務 7
pool-1-thread-1 執行任務 8
pool-1-thread-3 完成任務 7
pool-1-thread-2 完成任務 6
pool-1-thread-1 完成任務 8
pool-1-thread-2 執行任務 9
pool-1-thread-2 完成任務 9

在 RejectedExecutionExceptionExample 類里，我們使用 ThreadPoolExecutor 類創建了一個數量為3的線程池來執行任務，在這3個線程執行任務被占用期間，如果有新任務提交給線程池，那么這些新任務會被保存在 BlockingQueue 阻塞隊列里，以等待被空閑線程取出並執行。在這里我們使用一個大小為15的 ArrayBlockingQueue 隊列來保存待執行的任務，然后我們創建了10個任務提交給 ThreadPoolExecutor 線程池。

二、異常場景1

產生 RejectedExecutionException 異常的第一個原因：

調用 shutdown() 方法關閉了 ThreadPoolExecutor 線程池，又提交新任務給 ThreadPoolExecutor 線程池執行。一般調用 shutdown() 方法之后，JVM會得到一個關閉線程池的信號，並不會立即關閉線程池，原來線程池里未執行完的任務仍然在執行，等到任務都執行完后才關閉線程池，但是JVM不允許再提交新任務給線程池。

讓我們用以下例子來重現該異常：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * Created by on 2019/4/20.
 */
public class RejectedExecutionExceptionExample {

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 0L,
                TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(15));

        Worker tasks[] = new Worker[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            tasks[i] = new Worker(i);
            System.out.println("提交任務: " + tasks[i] + ", " + i);
            executor.execute(tasks[i]);
        }
        System.out.println("主線程結束");
        executor.shutdown();// 關閉線程池
        executor.execute(tasks[0]);// 關閉線程池之后提交新任務，運行之后拋異常
    }
}

運行一下，看到如下輸出：

提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@36baf30c, 0
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@5ca881b5, 1
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@4517d9a3, 2
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@2f92e0f4, 3
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@28a418fc, 4
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@5305068a, 5
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@1f32e575, 6
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@279f2327, 7
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@2ff4acd0, 8
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@54bedef2, 9
主線程結束
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task org.cellphone.common.pool.Worker@36baf30c rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@5caf905d[Shutting down, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 7, completed tasks = 0]
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2047)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:823)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1369)
    at org.cellphone.common.pool.RejectedExecutionExceptionExample.main(RejectedExecutionExceptionExample.java:26)
pool-1-thread-1 執行任務 0
pool-1-thread-2 執行任務 1
pool-1-thread-3 執行任務 2
pool-1-thread-1 完成任務 0
pool-1-thread-1 執行任務 3
pool-1-thread-2 完成任務 1
pool-1-thread-2 執行任務 4
pool-1-thread-3 完成任務 2
pool-1-thread-3 執行任務 5
pool-1-thread-3 完成任務 5
pool-1-thread-3 執行任務 6
pool-1-thread-2 完成任務 4
pool-1-thread-2 執行任務 7
pool-1-thread-1 完成任務 3
pool-1-thread-1 執行任務 8
pool-1-thread-3 完成任務 6
pool-1-thread-2 完成任務 7
pool-1-thread-3 執行任務 9
pool-1-thread-1 完成任務 8
pool-1-thread-3 完成任務 9

從以上例子可以看出，在調用 shutdown() 方法之后，由於JVM不允許再提交新任務給線程池，於是拋出了 RejectedExecutionException 異常。

三、異常場景2

產生 RejectedExecutionException 異常第二個原因：

要提交給阻塞隊列的任務超出了該隊列的最大容量。當線程池里的線程都繁忙的時候，新任務會被提交給阻塞隊列保存，這個阻塞隊列一旦飽和，線程池就會拒絕接收新任務，隨即拋出異常。

示例代碼如下：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * Created by on 2019/4/20.
 */
public class RejectedExecutionExceptionExample {

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 0L,
                TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(15));

        // 提交20個任務給線程池
        Worker tasks[] = new Worker[20];
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            tasks[i] = new Worker(i);
            System.out.println("提交任務: " + tasks[i] + ", " + i);
            executor.execute(tasks[i]);
        }
        System.out.println("主線程結束");
        executor.shutdown();// 關閉線程池
    }
}

在上面的例子中，我們使用了一個大小為15的 ArrayBlockingQueue 阻塞隊列來保存等待執行的任務。接着我們提交了20個任務給線程池，由於每個線程執行任務的時候會睡眠1秒，因此當3個線程繁忙的時候，其他任務不會立即得到執行，我們提交的新任務會被保存在隊列里。當等待任務的數量超過線程池阻塞隊列的最大容量時，拋出了 RejectedExecutionException 異常。

四、解決方法

要解決 RejectedExecutionException 異常，首先我們要注意兩種情況：

當調用了線程池的shutdown()方法以后，不要提交新任務給線程池
不要提交大量超過線程池處理能力的任務，這時可能會導致隊列飽和，拋出異常

對於第二種情況，我們很容易解決。我們可以選擇一種不需要設置大小限制的數據結構，比如 LinkedBlockingQueue 阻塞隊列。因此在使用 LinkedBlockingQueue 隊列以后，如果還出現 RejectedExecutionException 異常，就要將問題的重點放在第一種情況上。如果第一種情況不是產生問題的原因，那么我們還需要尋找更復雜的原因。比如，由於線程死鎖和 LinkedBlockingQueue 飽和，導致內存占用過大，這個時候我們就需要考慮JVM可用內存的問題了。

對於第二種情況，通常有一些隱藏的信息被我們忽略。其實我們可以給使用 ArrayBlockingQueue 作為阻塞隊列的 ThreadPoolExecutor 線程池提交超過15個的任務，只要我們在提交新任務前設置一個完成原來任務的等待時間，這時3個線程就會逐漸消費 ArrayBlockingQueue 阻塞隊列里的任務，而不會使它堵塞。示例如下：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * Created by on 2019/4/20.
 */
public class RejectedExecutionExceptionExample {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 0L,
                TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(15));

        // 提交20個任務給線程池
        Worker tasks[] = new Worker[20];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            tasks[i] = new Worker(i);
            System.out.println("提交任務: " + tasks[i] + ", " + i);
            executor.execute(tasks[i]);
        }

        Thread.sleep(3000);// 讓主線程睡眠三秒
        for (int i = 10; i < 20; i++) {
            tasks[i] = new Worker(i);
            System.out.println("提交任務: " + tasks[i] + ", " + i);
            executor.execute(tasks[i]);
        }

        System.out.println("主線程結束");
        executor.shutdown();// 關閉線程池
    }
}

運行一下，看到如下輸出：

提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@36baf30c, 0
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@5ca881b5, 1
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@4517d9a3, 2
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@2f92e0f4, 3
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@28a418fc, 4
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@5305068a, 5
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@1f32e575, 6
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@279f2327, 7
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@2ff4acd0, 8
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@54bedef2, 9
pool-1-thread-1 執行任務 0
pool-1-thread-2 執行任務 1
pool-1-thread-3 執行任務 2
pool-1-thread-2 完成任務 1
pool-1-thread-3 完成任務 2
pool-1-thread-1 完成任務 0
pool-1-thread-3 執行任務 4
pool-1-thread-2 執行任務 3
pool-1-thread-1 執行任務 5
pool-1-thread-3 完成任務 4
pool-1-thread-3 執行任務 6
pool-1-thread-2 完成任務 3
pool-1-thread-2 執行任務 7
pool-1-thread-1 完成任務 5
pool-1-thread-1 執行任務 8
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@5caf905d, 10
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@27716f4, 11
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@8efb846, 12
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@2a84aee7, 13
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@a09ee92, 14
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@30f39991, 15
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@452b3a41, 16
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@4a574795, 17
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@f6f4d33, 18
pool-1-thread-3 完成任務 6
pool-1-thread-2 完成任務 7
pool-1-thread-1 完成任務 8
pool-1-thread-2 執行任務 10
pool-1-thread-3 執行任務 9
提交任務: org.cellphone.common.pool.Worker@23fc625e, 19
pool-1-thread-1 執行任務 11
主線程結束
pool-1-thread-2 完成任務 10
pool-1-thread-2 執行任務 12
pool-1-thread-1 完成任務 11
pool-1-thread-1 執行任務 13
pool-1-thread-3 完成任務 9
pool-1-thread-3 執行任務 14
pool-1-thread-2 完成任務 12
pool-1-thread-2 執行任務 15
pool-1-thread-3 完成任務 14
pool-1-thread-3 執行任務 16
pool-1-thread-1 完成任務 13
pool-1-thread-1 執行任務 17
pool-1-thread-2 完成任務 15
pool-1-thread-2 執行任務 18
pool-1-thread-3 完成任務 16
pool-1-thread-1 完成任務 17
pool-1-thread-3 執行任務 19
pool-1-thread-2 完成任務 18
pool-1-thread-3 完成任務 19

當然上面這種設置等待時間來分隔舊任務和新任務的方式，在高並發情況下效率並不高，一方面由於我們無法准確預估等待時間，一方面由於 ArrayBlockingQueue 內部只使用了一個鎖來隔離讀和寫的操作，因此效率沒有使用了兩個鎖來隔離讀寫操作的 LinkedBlockingQueue 高，故而不推薦使用這種方式。

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