Tomcat中常見執行緒說明
本文講述了Tomcat的常見執行緒的功能、名稱、執行緒池和配置等資訊，其中原始碼來自於Tomcat 6.0.18。
Work執行緒
功能
HTTP請求的處理執行緒(非NIO)。當有新的http請求進來後，則會從執行緒池中獲得一個執行緒Work物件，呼叫Work.assign函式，將新到的http請求分配給這個執行緒。
名稱
名稱是http-[IpAddr]-[Port]-[Number]，如http-0.0.0.0-8080-1
這個可以從Http11Protocol中的setName函式和Worker中的start方法得知這個命名方式。
| 1 | publicString |
| 2 | StringencodedAddr=""; |
| 3 | if(getAddress()!=null){ |
| 4 | encodedAddr=""+getAddress(); |
| 5 | if(encodedAddr.startsWith("/")) |
| 6 | encodedAddr=encodedAddr.substring(1); |
| 7 | encodedAddr=URLEncoder.encode(encodedAddr)+"-"; |
| 8 | } |
| 9 | |
| 10 | return("http- |
| 11 | } |
| 12 | |
| 13 |
執行緒類：JIoEndpoint.Work
在JIoEndpoint.Work的run方法中呼叫await方法等待並獲得下一個socket，傳給handle進行處理。在await方法中，如果沒有分配新的客戶端請求socket， available變數會一直false，並會迴圈呼叫wait方法阻塞自己，同時釋放Work物件的鎖，直到Acceptor執行緒獲得新的socket， 並呼叫Work.assign方法分配給該工作執行緒。 這時availble變數才為設定為true，並且await方法會返回分配的socket物件。
| 1 | protectedclassWorkerimplementsRunnable{ |
| 2 | |
| 3 | protectedThreadthread=null; |
| 4 | |
| 5 | protectedbooleanavailable=false; |
| 6 | |
| 7 | protectedSocketsocket=null; |
| 8 | |
| 9 | /** |
| 10 | |
| 11 | *ProcessanincomingTCP/IPconnectiononthespecifiedsocket.Any |
| 12 | |
| 13 | *exceptionthatoccursduringprocessingmustbeloggedandswallowed. |
| 14 | |
| 15 | *<b>NOTE</b>:ThismethodiscalledfromourConnector'sthread.We |
| 16 | |
| 17 | *mustassignittoourownthreadsothatmultiplesimultaneous |
| 18 | |
| 19 | *requestscanbehandled. |
| 20 | |
| 21 | * |
| 22 | |
| 23 | *@paramsocketTCPsockettoprocess |
| 24 | |
| 25 | */ |
| 26 | |
| 27 | synchronizedvoidassign(Socketsocket){ |
| 28 | |
| 29 | //WaitfortheProcessortogetthepreviousSocket |
| 30 | |
| 31 | while(available){ |
| 32 | |
| 33 | try{ |
| 34 | |
| 35 | wait(); |
| 36 | |
| 37 | }catch(InterruptedExceptione){ |
| 38 | |
| 39 | } |
| 40 | |
| 41 | } |
| 42 | |
| 43 | //StorethenewlyavailableSocketandnotifyourthread |
| 44 | |
| 45 | this.socket=socket; |
| 46 | |
| 47 | available=true; |
| 48 | |
| 49 | notifyAll(); |
| 50 | |
| 51 | } |
| 52 | |
| 53 | /** |
| 54 | |
| 55 | *等待新分配的Socket |
| 56 | |
| 57 | */ |
| 58 | |
| 59 | privatesynchronizedSocketawait(){ |
| 60 | |
| 61 | //等待Connector提供新的Socket |
| 62 | |
| 63 | while(!available){ |
| 64 | |
| 65 | try{ |
| 66 | |
| 67 | wait(); |
| 68 | |
| 69 | }catch(InterruptedExceptione){ |
| 70 | |
| 71 | } |
| 72 | |
| 73 | } |
| 74 | |
| 75 | //通知Connector我們已經接收到這個Socket |
| 76 | |
| 77 | Socketsocket=this.socket; |
| 78 | |
| 79 | available=false; |
| 80 | |
| 81 | notifyAll(); |
| 82 | |
| 83 | return(socket); |
| 84 | |
| 85 | } |
| 86 | |
| 87 | /** |
| 88 | |
| 89 | *後臺執行緒，監聽進入的TCP/IP連線，並傳遞給合適的處理模組 |
| 90 | |
| 91 | */ |
| 92 | |
| 93 | publicvoidrun(){ |
| 94 | |
| 95 | //Processrequestsuntilwereceiveashutdownsignal |
| 96 | |
| 97 | //處理請求直到我們接收到shutdown訊號 |
| 98 | |
| 99 | while(running){ |
| 100 | |
| 101 | //等待下一個分配的socket |
| 102 | |
| 103 | Socketsocket=await(); |
| 104 | |
| 105 | if(socket==null) |
| 106 | |
| 107 | continue; |
| 108 | |
| 109 | //設定socket的選項，並處理socket |
| 110 | |
| 111 | if(!setSocketOptions(socket)||!handler.process(socket)){ |
| 112 | |
| 113 | //關閉socket |
| 114 | |
| 115 | try{ |
| 116 | |
| 117 | socket.close(); |
| 118 | |
| 119 | }catch(IOExceptione){ |
| 120 | |
| 121 | } |
| 122 | |
| 123 | } |
| 124 | |
| 125 | //Finishupthisrequest |
| 126 | |
| 127 | socket=null; |
| 128 | |
| 129 | //回收執行緒 |
| 130 | |
| 131 | recycleWorkerThread(this); |
| 132 | |
| 133 | } |
| 134 | |
| 135 | } |
| 136 | |
| 137 | /** |
| 138 | |
| 139 | *開啟後臺處理執行緒 |
| 140 | |
| 141 | */ |
| 142 | |
| 143 | publicvoidstart(){ |
| 144 | |
| 145 | thread=newThread(this); |
| 146 | |
| 147 | thread.setName(getName()+"-"+(++curThreads)); |
| 148 | |
| 149 | thread.setDaemon(true); |
| 150 | |
| 151 | thread.start(); |
| 152 | |
| 153 | } |
| 154 | |
| 155 | } |
| 156 | |
| 157 |
所屬執行緒池
所屬執行緒池實現功能比較簡單，是內嵌到JIoEndpoint類中的實現。基本資料結構是一個工作執行緒棧JIoEndpoint.WorkerStack。
執行緒池主要屬性
curThreadsBusy：當前繁忙執行緒數
curThreads:當前工作執行緒數
maxThreads:最大工作執行緒數
執行緒池啟動
這個執行緒池實現功能比較簡單，不需要太多啟動功能。可以從JIoEndpoint類的start方法看到，啟動初始化需要做的事是分配執行緒棧worker空間。
任務分配時序圖
任務分配
通過JIoEndPoint中createWorkerThread方法獲得一個工作執行緒。如在工作執行緒棧workers中獲得一個執行緒物件，如果執行緒棧已經是空的，並且當前執行緒數量curThreads還小於最大執行緒數maxThreads，那麼就建立一個新的工作執行緒。然後呼叫Work.assign方法分配給工作執行緒。
| 1 | protectedWorkercreateWorkerThread(){ |
| 2 | |
| 3 | //獲得工作執行緒棧workers的鎖 |
| 4 | |
| 5 | synchronized(workers){ |
| 6 | |
| 7 | //如果工作執行緒棧裡有執行緒則返回棧頂工作執行緒 |
| 8 | |
| 9 | if(workers.size()>0){ |
| 10 | |
| 11 | curThreadsBusy++; |
| 12 | |
| 13 | returnworkers.pop(); |
| 14 | |
| 15 | } |
| 16 | |
| 17 | //如果工作執行緒棧裡沒有執行緒，maxThreads大於0且當前執行緒數小於最大執行緒數，則建立一個新的執行緒 |
| 18 | |
| 19 | if((maxThreads>0)&&(curThreads<maxThreads)){ |
| 20 | |
| 21 | curThreadsBusy++; |
| 22 | |
| 23 | return(newWorkerThread()); |
| 24 | |
| 25 | }else{ |
| 26 | |
| 27 | //如果maxThreads小於0，則說明沒有限制，建立新的執行緒 |
| 28 | |
| 29 | if(maxThreads<0){ |
| 30 | |
| 31 | curThreadsBusy++; |
| 32 | |
| 33 | return(newWorkerThread()); |
| 34 | |
| 35 | }else{ |
| 36 | |
| 37 | return(null); |
| 38 | |
| 39 | } |
| 40 | |
| 41 | } |
| 42 | |
| 43 | } |
| 44 | |
| 45 | } |
| 46 | |
| 47 |
工作執行緒回收
JIoEndPoint中recycleWorkerThread方法是回收工作執行緒，當http請求處理完成，則呼叫該方法回收工作執行緒。該方法首先獲得worker物件鎖，然後呼叫workers.push方法將工作執行緒壓入工作執行緒棧中，接著將當前繁忙執行緒數減1，最後呼叫workers.notify方法。
| 1 | protectedvoidrecycleWorkerThread(WorkerworkerThread){ |
| 2 | |
| 3 | synchronized(workers){ |
| 4 | |
| 5 | workers.push(workerThread); |
| 6 | |
| 7 | curThreadsBusy--; |
| 8 | |
| 9 | workers.notify(); |
| 10 | |
| 11 | } |
| 12 | } |
配置
在Tomcat中配置檔案Server.xml中的Connector屬性配置最大執行緒數maxThreads。
例如：
<Connector port="8080"
maxThreads="150"
……/>
Acceptor執行緒
功能
獲得HTTP請求socket。並從工作執行緒池中獲得一個執行緒，將socket分配給一個工作執行緒。
名稱
http-[IPAddr]-[Port]-Acceptor-[Number]，如http-0.0.0.0-8080-Acceptor-1
執行緒類：JIoEndpoint.Acceptor
所屬執行緒池
無
啟動時序圖
在啟動時會開啟Accepter執行緒，時序圖如下：
執行緒啟動
如上時序圖，在Tomcat啟動過程會呼叫JIoEndpoint類的start方法，會建立並啟動acceptorThreadCount個Acceptor執行緒。
| 1 | publicvoidstart()throwsException{ |
| 2 | |
| 3 | //Initializesocketifnotdonebefore |
| 4 | |
| 5 | if(!initialized){ |
| 6 | |
| 7 | init(); |
| 8 | |
| 9 | } |
| 10 | |
| 11 | if(!running){ |
| 12 | |
| 13 | running=true; |
| 14 | |
| 15 | paused=false; |
| 16 | |
| 17 | //如果沒有配置executor執行緒池，則建立工作執行緒棧worker,就是上例中的執行緒池的工作執行緒棧。 |
| 18 | |
| 19 | if(executor==null){ |
| 20 | |
| 21 | workers=newWorkerStack(maxThreads); |
| 22 | |
| 23 | } |
| 24 | |
| 25 | //啟動acceptor執行緒 |
| 26 | |
| 27 | for(inti=0;i<acceptorThreadCount;i++){ |
| 28 | |
| 29 | ThreadacceptorThread=newThread(newAcceptor(),getName()+"-Acceptor-"+i); |
| 30 | |
| 31 | acceptorThread.setPriority(threadPriority); |
| 32 | |
| 33 | acceptorThread.setDaemon(daemon); |
| 34 | |
| 35 | acceptorThread.start(); |
| 36 | |
| 37 | } |
| 38 | |
| 39 | } |
| 40 | |
| 41 | } |
屬性
acceptorThreadCount:開啟的acceptor執行緒數，從原始碼看到這個值並沒有通過配置設定，而是固定的值為1
配置
無
Main主執行緒
功能
完成裝配、初始化和啟動，之後會開啟SocketServer，並迴圈等待命令，如shutdown。
名稱：Main
執行緒類：Main主執行緒
所屬執行緒池：
無
catalina-exec執行緒
功能
StandardThreadExecutor的工作執行緒，功能和Work執行緒類似。如果為Connector配置了Executor，則會使用該執行緒處理http請求。
執行緒類：ThreadPoolExecutor.Work
所屬執行緒池:StandardThreadExecutor
類名是org.apache.catalina.core.StandardThreadExecutor，該執行緒池類通過代理設計模式對Java Concurrent包中的執行緒池ThreadPoolExecutor進行簡單的封裝。並實現了Lifecycle介面，以及增加了傳送訊息的功能。
屬性
minSpareThreads：最小空閒執行緒數
maxThreads:最大執行緒數
maxIdleTime：最大空閒時間
配置
在Server.xml檔案中配置Executor節點，支援如下屬性，
|
Name |
Executor的名稱 |
|
namePrefix |
工作執行緒字首 |
|
maxThreads |
最大執行緒數 |
|
minSpareThreads |
最小空閒執行緒數 |
|
maxIdleTime |
最大空閒時間 |
並在Connector節點配置executor，並指定為Executor的名稱。
例如：
<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-" maxThreads="150" minSpareThreads="4" maxIdleTime="200"/>
<Connector Address="0.0.0.0" port="8080" protocol="HTTP/1.1"executor="tomcatThreadPool".../>
TP-Processor執行緒
功能
AJP協議中Servlet容器的處理執行緒
名稱
TP-Processor-[Number],例如TP-Processor-1
執行緒類：ThreadPool.ControlRunnable
所屬執行緒池：org.apache.tomcat.util.threads.ThreadPool
該執行緒池還會啟動一個TP-Monitor執行緒監控空閒執行緒。在TheadPool會有一個ControlRunnable陣列儲存執行緒池中的工作執行緒。使用該執行緒池需要先呼叫start方法，進行ControlRunnable陣列初始化，minSpareThreads個空閒執行緒的建立，以及TP-Monitor執行緒的啟動。
屬性
maxThreads：最大執行緒數
minSpareThreads：最小空閒執行緒數
maxSpareThreads: 最大空閒執行緒數
執行緒池的啟動
通過ThreadPool.start方法，該方法會分配執行緒陣列pool，並開啟minSpareThreads空執行緒。如果最大空閒執行緒數小於最大執行緒數，則啟動TP-Monitor執行緒。
| 1 | publicsynchronizedvoidstart(){ |
| 2 | |
| 3 | stopThePool=false; |
| 4 | |
| 5 | currentThreadCount=0; |
| 6 | |
| 7 | currentThreadsBusy=0; |
| 8 | |
| 9 | adjustLimits(); |
| 10 | |
| 11 | pool=newControlRunnable[maxThreads]; |
| 12 | |
| 13 | //啟動minSpareThreads空閒執行緒 |
| 14 | |
| 15 | openThreads(minSpareThreads); |
| 16 | |
| 17 | //如果最大空閒執行緒數小於最大執行緒數，則啟動TP-Monitor執行緒 |
| 18 | |
| 19 | if(maxSpareThreads<maxThreads){ |
| 20 | |
| 21 | monitor=newMonitorRunnable(this); |
| 22 | |
| 23 | } |
| 24 | |
| 25 | } |
任務分配
使用ThreadPool.runIt來執行新的任務，在該方法中，會呼叫findControlRunnable方法來獲得一個工作執行緒。需要注意的是呼叫方不需要呼叫額外的方法來回收執行緒。當ControlRunnable執行緒完成指定的任務會自動將執行緒回收到執行緒池中。
findControlRunnable是ThreadPool執行緒池的關鍵方法，它提供了從執行緒池中獲得一個工作執行緒，並將相應的計數調整，如 tpOpen，currentThreadsBusy。
| 1 | /** |
| 2 | |
| 3 | *ExecutesagivenRunnableonathreadinthepool,blockifneeded. |
| 4 | |
| 5 | */ |
| 6 | |
| 7 | publicvoidrunIt(ThreadPoolRunnabler){ |
| 8 | |
| 9 | if(null==r){ |
| 10 | |
| 11 | thrownewNullPointerException(); |
| 12 | |
| 13 | } |
| 14 | |
| 15 | //從執行緒池中獲得一個工作執行緒 |
| 16 | |
| 17 | ControlRunnablec=findControlRunnable(); |
| 18 | |
| 19 | //執行任務 |
| 20 | |
| 21 | c.runIt(r); |
| 22 | |
| 2 |