Question

仅出于学习目的，我为自定义线程池编写了以下代码，用于引用和编辑here.所示的代码

如代码中所示，我将ArrayBlockingQueue用于任务队列。

代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolService {
    private final BlockingQueue<Runnable> taskQueue;
    private final int corePoolSize;

    private ThreadPoolService(int corePoolSize) {
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.taskQueue = new ArrayBlockingQueue<>(corePoolSize);
        ThreadPool[] threadPool = new ThreadPool[corePoolSize];
        for (int i = 0; i < corePoolSize; i++) {
            threadPool[i] = new ThreadPool();
            threadPool[i].start();
        }
    }

    public static ThreadPoolService newFixedThreadPool(int size) {
        return new ThreadPoolService(size);
    }

    public void execute(Runnable task) {
        try {
            taskQueue.offer(task, 10, TimeUnit.SECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private class ThreadPool extends Thread {
        Runnable task;

        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    while (!taskQueue.isEmpty()) {
                        task = taskQueue.remove();
                        task.run();
                    }
                } catch (RuntimeException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolService pool = ThreadPoolService.newFixedThreadPool(10);
        Runnable task1 = () -> {
            System.out.println(" Wait for sometime: -> " + Thread.currentThread().getName());
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        };

        Runnable task2 = () -> System.out.println(" Do  Task 2 -> " + Thread.currentThread().getName());
        Runnable task3 = () -> System.out.println(" Do  Task 3 -> " + Thread.currentThread().getName());
        Runnable task4 = () -> System.out.println(" Do  Task 4 -> " + Thread.currentThread().getName());
        List<Runnable> taskList = new ArrayList<>();
        taskList.add(task1);
        taskList.add(task2);
        taskList.add(task3);
        taskList.add(task4);
        for (Runnable task : taskList) {
            pool.execute(task);
        }
    }
}

这段代码有时运行良好，有时会给出错误。

成功输出：

Do  Task 2 -> Thread-2
Wait for sometime: -> Thread-8
Do  Task 3 -> Thread-6
Do  Task 4 -> Thread-7

失败输出：

Do  Task 4 -> Thread-3
Do  Task 3 -> Thread-6
Wait for sometime: -> Thread-4
Do  Task 2 -> Thread-7
java.util.NoSuchElementException
    at java.util.AbstractQueue.remove(AbstractQueue.java:117)
    at com.interview.java.ThreadPoolService$ThreadPool.run(ThreadPoolService.java:43)
java.util.NoSuchElementException
    at java.util.AbstractQueue.remove(AbstractQueue.java:117)
    at com.interview.java.ThreadPoolService$ThreadPool.run(ThreadPoolService.java:43)
java.util.NoSuchElementException
    at java.util.AbstractQueue.remove(AbstractQueue.java:117)
    at com.interview.java.ThreadPoolService$ThreadPool.run(ThreadPoolService.java:43)

我看到错误的原因是当队列为空时尝试删除该元素。但这不应该是因为我在第42行（while (!taskQueue.isEmpty())）上进行队列空检查。代码有什么问题，以及为什么有时运行时不会出错？

Answer 1

在“ while”检查和实际删除之间，队列可能会被另一个线程修改，这可能会导致您提到的错误。那就是所谓的“比赛条件”。

因此，为了解决该问题，您将需要一种方法来通过其他线程将acces阻塞到队列中，或者通过“锁定”，使用带有共享lock_object的“同步”块。或者只是通过“轮询”而不是删除。

Answer 2

BlockingQueue仅在单个操作级别上是线程安全的。我在代码中看到check-then-act操作是复合操作，不是线程安全的。要使此代码具有线程安全性，请在同步块内执行check-then-act并锁定队列本身。

synchronized(taskQueue) {
       while (!taskQueue.isEmpty()) {
             task = taskQueue.remove();
             task.run();
 }};

优化：如果该任务很耗时，则可以在同步块之外执行该任务。这样其他线程不必等到当前任务完成。

Answer 3

代码有什么问题？

您可以从多个线程访问taskQueue字段，而无需同步。您必须自动执行队列空检查并删除操作，这可以使用synchronized关键字完成：

private class ThreadPool extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        Runnable task;

        while (true) {
            synchronized(queue) {
                // give access to taskQueue to one thread at a time 
                if (!taskQueue.isEmpty()) {
                    task = taskQueue.remove();
                }
            }

            try {
                task.run();
            } catch (RuntimeException ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

为什么有时运行时没有错误？

由于JVM线程调度程序的性质，有时它以这样的方式计划线程执行：线程同步地自己访问taskQueue。但是，在处理多线程时，您不能依靠线程执行顺序，而必须自己同步对共享对象的访问。

ArrayBlockingQueue NoSuchElementException

3 个答案: