tomcat的线程模型

妖狐艹你老母 2022-04-22 09:58 135阅读 0赞

## tomcat的线程模型 ##

(2007-06-05 00:36:10)

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现在考虑这样一个情景。你要做一个高性能的通讯程序，现在按照传统方式开始做。客户端就不写了。服务器端的代码大致如下：  
//建立一个服务器端socket  
ServerSocket socket = new ServerSocket(port,backlog);  
//开始监听  
while((Socket socket = socket.accept())!=null) \{  
//开一个线程，处理收到的socket。  
Thread t = new BusinessThread(socket);  
t.start();

//其他事情，例如计数，计算收到了多少个请求。  
count++;  
\}

它的缺点是什么：

开辟线程比较浪费时间和资源。  
1、可能开辟到一定程度的时候，资源全被线程吃掉，导致性能下降。2、线程的数目不可控，因为你不知道这个线程什么时候结束。

现在开始第一次改进。解决开辟线程浪费的时间和资源。最基本的思路，大家都应该能想到，我们用个线程池来做这个事情。假设线程池里有了一些事先做好的线程。

//建立一个服务器端socket  
ServerSocket socket = new ServerSocket(port,backlog);  
//开始监听  
while((Socket socket = socket.accept())!=null) \{  
//开一个线程，处理收到的socket。  
ControlRunnable r = ThreadPool.getWorkThread();  
if(t != null) \{  
ThreadPool.touch(r,socket); ==>>将该线程需要的数据绑定。  
ThreadPool.runIt(r); ==>>运行完後需要将该线程放回去:Thread.release(r)。  
\} else \{  
wait();  
//线程池中暂时没有空闲线程可供使用。  
\}  
\}

ThreadPool.getWorkThread() \{

if(totalThread - busyThread - 1 < 0)  
return null; //没有可用的线程了。  
r = pool\[totalThread - busyThread - 1\];  
pool\[totalThread - busyThread - 1\] = null;  
busyThread++;  
return r;

Thread.release(r) \{  
pool\[totalThread - busyThread\] = r;//注意这里busyThread不可能为0  
busyThread--;  
\}

这个程序的缺点是什么？  
getWorkThread()和r.release()需要同步。否则会发生混乱。这样造成一个后果，就是由于getWorkThread在等待，导致很多socket连接被拒绝（超过了backlog）。

第二次改进：防止过多socket被拒绝。思路：保证连接能很快收到。我们可以在这里放一个队列，以便接收请求。  
另外线程池中有很多线程在这里监听这个队列，当这个队列中有内容时，其中一个线程取出socket进行处理。

//建立一个服务器端socket  
ServerSocket socket = new ServerSocket(port,backlog);  
//开始监听  
while((Socket socket = socket.accept())!=null) \{  
queue.putConnection(socket);  
queue.notify();//通知线程池中的线程去处理。  
\}

线程中的处理过程：  
while(true) \{  
Socket s = (Socket)queue.get();  
if(s != null) \{  
//业务处理  
\} else \{  
wait();  
\}  
\}

putConnection的过程：  
putConnection(s) \{  
if(queue.size>MAX\_LENGTH)  
write(s,"服务器忙");  
queue.put(s);  
\}

这个程序的缺点：1、queue在get的时候都需要同步。（注意put可以不同步，因为队列是2头的，我只需要同步取的那头，放的那头由于只有一个线程在放，因此可以不同步）  
2、工作线程和主线程需要切换後才开始运行业务。  
所以这个线程模型不是最优的。这个就是Master Slave Worker Thread 模型。

第三次改进：这就是Leader Follower Worker Thread。tomcat所用的线程模型。  
思路：线程池中有很多线程处于等待工作状态，只有一个线程的处于监听状态（这就是leader线程），接收到socket後就去处理（变成了follower线程），同时通知另一个线程进入监听状态。  
//建立一个服务器端socket

leader线程                                              线程池中的某一空闲线程  
//开始监听  
Socket socket = socket.accept()                                         wait();  
ThreadPool.notify()  =====通知另一个线程进入接受状态=========>          socket.accept();  
//做业务处理                                                            //做业务处理  
.....                                                                   .......  
//业务处理完成                                                          //业务处理完成  
returnControlToThreadPool();                                            returnControlToThreadPool();

注意这里的leader线程，ThreadPool.notify()这句仅仅是发一个通知，然后进行业务处理，这样在没有线程切换的情况下就进行处理。  
tomcat的源码这个地方是一个读起来比较困难的地方，必须了解它的线程模型才能继续下去。  
tomcat这部分的相关源码参见  
org.apache.tomcat.util.threads.ThreadPool（这是该线程模型中最重要的类，和它的内部类ControlRunnable）  
org.apache.tomcat.util.threads.ThreadPoolRunnable  
org.apache.tomcat.util.threads.ThreadWithAttributes(绑定线程的参数，类似ThreadLocal)  
org.apache.coyote.http11.Http11BaseProtocol(主要是该类中的内部类Http11ConnectionHandler)  
org.apache.tomcat.util.net.PoolTcpEndpoint

缺点：returnControlToThreadPool()时需要同步，但这是在业务已经处理完成的情况下。并且很难有大量线程同时做这个操作，可以忽略不计。

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