Tomcat中常见线程说明

本文讲述了Tomcat的常见线程的功能、名称、线程池和配置等信息，其中源码来自于Tomcat 6.0.18。

 

Work线程

 

功能

HTTP请求的处理线程(非NIO)。当有新的http请求进来后，则会从线程池中获得一个线程Work对象，调用Work.assign函数，将新到的http请求分配给这个线程。

名称

名称是http-[IpAddr]-[Port]-[Number]，如http-0.0.0.0-8080-1

这个可以从Http11Protocol中的setName函数和Worker中的start方法得知这个命名方式。

1	public String getName() {
2	String encodedAddr = "";
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-" + encodedAddr + endpoint.getPort());
11	}
12
13

线程类：JIoEndpoint.Work

在JIoEndpoint.Work的run方法中调用await方法等待并获得下一个socket，传给handle进行处理。在await方法中，如果没有分配新的客户端请求socket， available变量会一直false，并会循环调用wait方法阻塞自己，同时释放Work对象的锁，直到Acceptor线程获得新的socket， 并调用Work.assign方法分配给该工作线程。 这时availble变量才为设置为true，并且await方法会返回分配的socket对象。

1	protected class Worker implements Runnable {
2
3	protected Thread thread = null;
4
5	protected boolean available = false;
6
7	protected Socket socket = null;
8
9	/**
10
11	* Process an incoming TCP/IP connection on the specified socket.  Any
12
13	* exception that occurs during processing must be logged and swallowed.
14
15	* NOTE :  This method is called from our Connector's thread.  We
16
17	* must assign it to our own thread so that multiple simultaneous
18
19	* requests can be handled.
20
21	*
22
23	* @param socket TCP socket to process
24
25	*/
26
27	synchronized void assign(Socket socket ) {
28
29	// Wait for the Processor to get the previous Socket
30
31	while (available ) {
32
33	try {
34
35	wait();
36
37	} catch (InterruptedException e) {
38
39	}
40
41	}
42
43	// Store the newly available Socket and notify our thread
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	private synchronized Socket await() {
60
61	//等待Connector提供新的Socket
62
63	while (!available ) {
64
65	try {
66
67	wait();
68
69	} catch (InterruptedException e) {
70
71	}
72
73	}
74
75	//通知Connector我们已经接收到这个Socket
76
77	Socket socket = this.socket ;
78
79	available = false ;
80
81	notifyAll();
82
83	return (socket);
84
85	}
86
87	/**
88
89	* 后台线程，监听进入的TCP/IP连接，并传递给合适的处理模块
90
91	*/
92
93	public void run() {
94
95	// Process requests until we receive a shutdown signal
96
97	//处理请求直到我们接收到shutdown信号
98
99	while (running ) {
100
101	//等待下一个分配的socket
102
103	Socket socket = await();
104
105	if (socket == null)
106
107	continue;
108
109	//设置socket的选项，并处理socket
110
111	if (!setSocketOptions(socket) || !handler.process(socket)) {
112
113	// 关闭socket
114
115	try {
116
117	socket.close();
118
119	} catch (IOException e) {
120
121	}
122
123	}
124
125	// Finish up this request
126
127	socket = null;
128
129	//回收线程
130
131	recycleWorkerThread( this);
132
133	}
134
135	}
136
137	/**
138
139	* 开启后台处理线程
140
141	*/
142
143	public void start() {
144
145	thread = new Thread(this);
146
147	thread.setName(getName() + "-" + (++curThreads));
148
149	thread.setDaemon(true);
150
151	thread.start();
152
153	}
154
155	}
156
157

所属线程池

所属线程池实现功能比较简单，是内嵌到JIoEndpoint类中的实现。基本数据结构是一个工作线程栈JIoEndpoint.WorkerStack。

线程池主要属性

curThreadsBusy：当前繁忙线程数

curThreads:当前工作线程数

maxThreads:最大工作线程数

线程池启动

这个线程池实现功能比较简单，不需要太多启动功能。可以从JIoEndpoint类的start方法看到，启动初始化需要做的事是分配线程栈worker空间。

任务分配时序图

任务分配

通过JIoEndPoint中createWorkerThread方法获得一个工作线程。如在工作线程栈workers中获得一个线程对象，如果线程栈已经是空的，并且当前线程数量curThreads还小于最大线程数maxThreads，那么就创建一个新的工作线程。然后调用Work.assign方法分配给工作线程。

1	protected Worker createWorkerThread() {
2
3	//获得工作线程栈workers的锁
4
5	synchronized (workers ) {
6
7	//如果工作线程栈里有线程则返回栈顶工作线程
8
9	if (workers .size() > 0) {
10
11	curThreadsBusy++;
12
13	return workers .pop();
14
15	}
16
17	//如果工作线程栈里没有线程，maxThreads大于0且当前线程数小于最大线程数，则创建一个新的线程
18
19	if ((maxThreads > 0) && (curThreads < maxThreads)) {
20
21	curThreadsBusy++;
22
23	return (newWorkerThread());
24
25	} else {
26
27	//如果maxThreads小于0，则说明没有限制，创建新的线程
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

工作线程回收

JIoEndPoint中recycleWorkerThread方法是回收工作线程，当http请求处理完成，则调用该方法回收工作线程。该方法首先获得worker对象锁，然后调用workers.push方法将工作线程压入工作线程栈中，接着将当前繁忙线程数减1，最后调用workers.notify方法。

1	protected void recycleWorkerThread(Worker workerThread) {
2
3	synchronized (workers ) {
4
5	workers.push(workerThread);
6
7	curThreadsBusy--;
8
9	workers.notify();
10
11	}
12	}

 

配置

在Tomcat中配置文件Server.xml中的Connector属性配置最大线程数maxThreads。

例如：

maxThreads="150"

……/>

 

Acceptor线程

 

功能

获得HTTP请求socket。并从工作线程池中获得一个线程，将socket分配给一个工作线程。

名称

http-[IPAddr]-[Port]-Acceptor-[Number]，如http-0.0.0.0-8080-Acceptor-1

线程类：JIoEndpoint.Acceptor

 

所属线程池

无

启动时序图

在启动时会开启Accepter线程，时序图如下：

线程启动

如上时序图，在Tomcat启动过程会调用JIoEndpoint类的start方法，会创建并启动acceptorThreadCount个Acceptor线程。

1	public void start() throws Exception {
2
3	// Initialize socket if not done before
4
5	if (!initialized ) {
6
7	init();
8
9	}
10
11	if (!running ) {
12
13	running = true ;
14
15	paused = false ;
16
17	//如果没有配置executor线程池，则创建工作线程栈worker, 就是上例中的线程池的工作线程栈。
18
19	if (executor == null) {
20
21	workers = new WorkerStack(maxThreads);
22
23	}
24
25	//启动acceptor线程
26
27	for (int i = 0; i < acceptorThreadCount; i++) {
28
29	Thread acceptorThread = new Thread(new Acceptor(), getName() + "-Acceptor-" + i);
30
31	acceptorThread.setPriority( threadPriority);
32
33	acceptorThread.setDaemon( daemon);
34
35	acceptorThread.start();
36
37	}
38
39	}
40
41	}

属性

acceptorThreadCount:开启的acceptor线程数，从源码看到这个值并没有通过配置设置，而是固定的值为1

配置

无

 

Main主线程

 

功能

完成装配、初始化和启动，之后会开启SocketServer，并循环等待命令，如shutdown。

名称：Main

 

线程类：Main主线程

 

所属线程池：

无

 

catalina-exec线程

 

功能

StandardThreadExecutor的工作线程，功能和Work线程类似。如果为Connector配置了Executor，则会使用该线程处理http请求。

线程类：ThreadPoolExecutor.Work

所属线程池:StandardThreadExecutor

类名是org.apache.catalina.core.StandardThreadExecutor，该线程池类通过代理设计模式对Java Concurrent包中的线程池ThreadPoolExecutor进行简单的封装。并实现了Lifecycle接口，以及增加了发送消息的功能。

属性

minSpareThreads：最小空闲线程数

maxThreads:最大线程数

maxIdleTime：最大空闲时间

配置

在Server.xml文件中配置Executor节点，支持如下属性，

Name	Executor的名称
namePrefix	工作线程前缀
maxThreads	最大线程数
minSpareThreads	最小空闲线程数
maxIdleTime	最大空闲时间

并在Connector节点配置executor，并指定为Executor的名称。

例如：

 

TP-Processor线程

 

功能

AJP协议中Servlet容器的处理线程

名称

TP-Processor-[Number],例如TP-Processor-1

线程类：ThreadPool.ControlRunnable

 

所属线程池：org.apache.tomcat.util.threads.ThreadPool

该线程池还会启动一个TP-Monitor线程监控空闲线程。在TheadPool会有一个ControlRunnable数组保存线程池中的工作线程。使用该线程池需要先调用start方法，进行ControlRunnable数组初始化，minSpareThreads个空闲线程的创建，以及TP-Monitor线程的启动。

属性

maxThreads：最大线程数

minSpareThreads：最小空闲线程数

maxSpareThreads: 最大空闲线程数

线程池的启动

通过ThreadPool.start方法，该方法会分配线程数组pool，并打开minSpareThreads空线程。如果最大空闲线程数小于最大线程数，则启动TP-Monitor线程。

1	public synchronized void start() {
2
3	stopThePool=false ;
4
5	currentThreadCount  = 0;
6
7	currentThreadsBusy  = 0;
8
9	adjustLimits();
10
11	pool = new ControlRunnable[maxThreads];
12
13	//启动minSpareThreads空闲线程
14
15	openThreads( minSpareThreads);
16
17	//如果最大空闲线程数小于最大线程数，则启动TP-Monitor线程
18
19	if (maxSpareThreads < maxThreads) {
20
21	monitor = new MonitorRunnable(this);
22
23	}
24
25	}

任务分配

使用ThreadPool.runIt来运行新的任务，在该方法中，会调用findControlRunnable方法来获得一个工作线程。需要注意的是调用方不需要调用额外的方法来回收线程。当ControlRunnable线程完成指定的任务会自动将线程回收到线程池中。

findControlRunnable是ThreadPool线程池的关键方法，它提供了从线程池中获得一个工作线程，并将相应的计数调整，如 tpOpen，currentThreadsBusy。

1	/**
2
3	* Executes a given Runnable on a thread in the pool, block if needed.
4
5	*/
6
7	public void runIt(ThreadPoolRunnable r) {
8
9	if(null == r) {
10
11	throw new NullPointerException();
12
13	}
14
15	//从线程池中获得一个工作线程
16
17	ControlRunnable c = findControlRunnable();
18
19	//运行任务
20
21	c.runIt(r);
22
23	}
24
25	private ControlRunnable findControlRunnable() {
26
27	ControlRunnable c= null;
28
29	if ( stopThePool ) {
30
31	throw new IllegalStateException();
32
33	}
34
35	//从线程池中获得一个空闲线程
36
37	synchronized(this ) {
38
39	//当前繁忙线程和当前线程数相同，则表示所有的开启线程都是繁忙的。
40
41	while (currentThreadsBusy == currentThreadCount) {
42
43	//如果当前线程数比最大线程数小
44
45	if (currentThreadCount < maxThreads) {
46
47	// Not all threads were open,
48
49	// Open new threads up to the max number of idel threads
50
51
52	int toOpen = currentThreadCount + minSpareThreads;
53
54	openThreads(toOpen);
55
56	} else {
57
58	logFull(log, currentThreadCount, maxThreads );
59
60	//线程数已经满了，等待线程成为空闲线程
61
62	try {
63
64	this.wait();
65
66	}
67
68	// was just catch Throwable -- but no other
69
70	// exceptions can be thrown by wait, right?
71
72	// So we catch and ignore this one, since
73
74	// it'll never actually happen, since nowhere
75
76	// do we say pool.interrupt().
77
78	catch(InterruptedException e) {
79
80	log.error("Unexpected exception" , e);
81
82	}
83
84	if( log .isDebugEnabled() ) {
85
86	log.debug("Finished waiting: CTC=" +currentThreadCount +
87
88	", CTB=" + currentThreadsBusy );
89
90	}
91
92	// Pool was stopped. Get away of the pool.
93
94	if( stopThePool ) {
95
96	break;
97
98	}
99
100	}
101
102	}
103
104	//线程池已经关闭，离开线程池
105
106	if(0 == currentThreadCount || stopThePool) {
107
108	throw new IllegalStateException();
109
110	}
111
112	//到了这里，表示有空闲线程可用
113
114	//取出数组pool中最后一个线程
115
116	int pos = currentThreadCount - currentThreadsBusy - 1;
117
118	c = pool[pos];
119
120	pool[pos] = null;
121
122	//繁忙线程数加1
123
124	currentThreadsBusy++;
125
126	}
127
128	return c;
129
130	}
131
132	/**
133
134	*开启线程
135
136	* @param toOpen 我们将要开启的线程数
137
138	*/
139
140	protected void openThreads(int toOpen) {
141
142	if(toOpen > maxThreads ) {
143
144	toOpen = maxThreads;
145
146	}
147
148	//创建空闲线程
149
150	for(int i = currentThreadCount ; i < toOpen ; i++) {
151
152	//需要减去currentThreadsBusy, 因为繁忙线程已经从pool数组中移出
153
154	pool[i - currentThreadsBusy ] = new ControlRunnable( this);
155
156	}
157
158	currentThreadCount = toOpen;
159
160	}

 

工作线程回收

通过ThreadPool.returnController方法回收线程。该方法会将繁忙线程数currentThreadsBusy减1，并将线程回收到线程数组中。

1	/**
2
3	* 将线程返还线程池
4
5	*/
6	protected synchronized void returnController (ControlRunnable c) {
7
8	if(0 == currentThreadCount || stopThePool) {
9
10	c.terminate();
11
12	return;
13
14	}
15
16	// atomic
17
18	currentThreadsBusy--;
19
20	//将线程回收到pool数组中
21
22	pool[currentThreadCount - currentThreadsBusy - 1] = c;
23
24	//notify会唤醒在等待线程资源
25
26	notify();
27
28	}

 

配置

在Server.xml文件中配置Connector属性

maxThreads	最大线程数
minSpareThreads	最小空闲线程数
maxSpareThreads	最大空闲线程数

例如：

 

TP-Monitor线程

 

功能

监控ThreadPool线程池的空闲线程，回收比最大空闲线程数多出的空闲线程。

线程类：ThreadPool.MonitorRunnable

1	/**
2
3	* 定期清理空闲线程
4
5	*/
6
7	public static class MonitorRunnable implements Runnable {
8
9	ThreadPool p;
10
11	Thread     t;
12
13	int interval =WORK_WAIT_TIMEOUT;
14
15	boolean shouldTerminate ;
16
17	MonitorRunnable(ThreadPool p) {
18
19	this.p =p;
20
21	this.start();
22
23	}
24
25	public void start() {
26
27	shouldTerminate = false ;
28
29	t = new Thread(this);
30
31	t.setDaemon( p.getDaemon() );
32
33	t.setName( p.getName() + "-Monitor");
34
35	t.start();
36
37	}
38
39	public void setInterval(int i ) {
40
41	this.interval =i;
42
43	}
44
45	public void run() {
46
47	while(true ) {
48
49	try {
50
51	//Wait一段时间
52
53	synchronized(this ) {
54
55	this.wait(interval );
56
57	}
58
59	// Check if should terminate.
60
61	// termination happens when the pool is shutting down.
62
63	if(shouldTerminate ) {
64
65	break;
66
67	}
68
69	//回收空闲线程
70
71	p.checkSpareControllers();
72
73	} catch(Throwable t) {
74
75	ThreadPool. log.error("Unexpected exception" , t);
76
77	}
78
79	}
80
81	}
82
83	public void stop() {
84
85	this.terminate();
86
87	}
88
89	/** 停止monitor线程
90
91	*/
92
93	public synchronized void terminate() {
94
95	shouldTerminate = true ;
96
97	this.notify();
98
99	}
100
101	}

ThreadPool.checkSpareControllers方法，用来被TP-Monitor线程调用回收工作线程。

1	/**
2
3	* 被TP-Monitor线程用来回收线程
4
5	*/
6
7	protected synchronized void checkSpareControllers() {
8
9	if(stopThePool ) {
10
11	return;
12
13	}
14
15	//如果当前空闲线程数大于最大空闲线程数
16
17	if((currentThreadCount - currentThreadsBusy) > maxSpareThreads) {
18
19	//回收比最大空闲线程数多出的空闲线程
20
21	int toFree = currentThreadCount -
22
23	currentThreadsBusy -
24
25	maxSpareThreads;
26
27	for(int i = 0 ; i < toFree ; i++) {
28
29	ControlRunnable c = pool[currentThreadCount - currentThreadsBusy - 1];
30
31	c.terminate();
32
33	pool[currentThreadCount - currentThreadsBusy - 1] = null;
34
35	currentThreadCount --;
36
37	}
38
39	}
40
41	}

    

所属线程池

ThreadPool线程池

 

ContainerBackgroundProcessor线程

 

功能

容器后台线程，只有设置backgroundProcessorDelay大于0的容器才会启动ContainerBackgroundProcessor线程。该线程会调用当前容器的backgroundProcess方法，并且递归调用 backgroundProcessorDelay值小于等于0的子容器的方法。

从源码中看到只有StandardEngine设置了这个backgroundProcessorDelay值为10，所以只有StandardEngine容器启动ContainerBackgroundProcessor线程， 而其它StandardHost, StandardContext设置的值都是-1。

1	/**
2
3	* 创建一个新的StandardEngine组件，并绑定默认的基础Valve。
4
5	*/
6
7	public StandardEngine() {
8
9	super();
10
11	pipeline.setBasic(new StandardEngineValve());
12
13	/* Set the jmvRoute using the system property jvmRoute */
14
15	try {
16
17	setJvmRoute(System. getProperty("jvmRoute"));
18
19	} catch(Exception ex) {
20
21	}
22
23	// Engine将拥有reloading线程
24
25	backgroundProcessorDelay = 10;
26
27	}

 

线程类：ContainerBase.ContainerBackgroundProcessor

 

 

1	/*
2
3	* ContainerBase的保护线程类，调用当前容器的backgroundProcess方法，并在一个固定延时后，
4
5	* 用它的子容器的backgroundProcess方法
6
7	*/
8
9	protected class ContainerBackgroundProcessor implements Runnable {
10
11	public void run() {
12
13	while (!threadDone ) {
14
15	try {
16
17	Thread. sleep(backgroundProcessorDelay * 1000L);
18
19	} catch (InterruptedException e) {
20
21	;
22
23	}
24
25	if (!threadDone ) {
26
27	//获得当前容器，作为父容器
28
29	Container parent = (Container) getMappingObject();
30
31	ClassLoader cl =
32
33	Thread. currentThread().getContextClassLoader();
34
35	if (parent.getLoader() != null) {
36
37	cl = parent.getLoader().getClassLoader();
38
39	}
40
41	//处理父容器和所有的子容器
42
43	processChildren(parent, cl);
44
45	}
46
47	}
48
49	}
50
51	//处理父容器和所有的子容器
52
53	protected void processChildren(Container container, ClassLoader cl) {
54
55	try {
56
57	//如果父容器的loader不为null，则将当前线程的上下文类加载器contextClassLoader设置为父容器
58
59	//的loader的类加载器
60
61	if (container.getLoader() != null) {
62
63	Thread. currentThread().setContextClassLoader
64
65	(container.getLoader().getClassLoader());
66
67	}
68
69	//调用父容器的backgroundProcess方法
70
71	container.backgroundProcess();
72
73	} catch (Throwable t) {
74
75	log.error("Exception invoking periodic operation: " , t);
76
77	} finally {
78
79	Thread. currentThread().setContextClassLoader(cl);
80
81	}
82
83	//获得父容器的所有子容器
84
85	Container[] children = container.findChildren();
86
87	for (int i = 0; i < children.length; i++) {
88
89	//如果子容器的backgroundProcessorDelay小于等于0，则递归处理子容器
90
91	if (children[i].getBackgroundProcessorDelay() <= 0) {
92
93	processChildren(children[i], cl);
94
95	}
96
97	}
98
99	}
100
101	}

所属线程池

无