Tomcat中的线程池原理（APR和ThreadPool）

一、容器简化了程序员自身的多线程编程。

        各种Web容器，如Tomcat，Resion，Jetty等都有自己的线程池（可在配置文件中配置），所以在客户端进行请求调用的时候，程序员不用针对Client的每一次请求，都新建一个线程。而容器会自动分配线程池中的线程，提高访问速度。

 

二、Tomcat线程池实现：

1、使用APR的Pool技术，使用了JNI。

Tomcat从5.5.17开始，为了提高响应速度和效率，使用了Apache Portable Runtime(APR)作为最底层，使用了APR中包含Socket、缓冲池等多种技术，性能也提高了。APR也是Apache HTTPD的最底层。

 

2、使用Java实现的Thread Pool。

      ThreadPool默认创建了5个线程，保存在一个200维的线程数组中，创建时就启动了这些线程，当然在没有请求时，它们都处理“等待”状态（其实就是一个while循环，不停的等待notify）。如果有请求时，空闲线程会被唤醒执行用户的请求。

      具体的请求过程是： 服务启动时，创建一个一维线程数组（maxThread＝200个），并创建空闲线程(minSpareThreads＝5个)随时等待用户请求。 当有用户请求时，调用 threadpool.runIt(ThreadPoolRunnable)方法，将一个需要执行的实例传给ThreadPool中。其中用户需要执行的 实例必须实现ThreadPoolRunnable接口。 ThreadPool 首先查找空闲的线程，如果有则用它运行要执行的ThreadPoolRunnable；

      如果没有空闲线程并且没有超过maxThreads，就一次性创建 minSpareThreads个空闲线程；如果已经超过了maxThreads了，就等待空闲线程了。总之，要找到空闲的线程，以便用它执行实例。找到后，将该线程从线程数组中移走。 接着唤醒已经找到的空闲线程，用它运行执行实例（ThreadPoolRunnable）。 运行完ThreadPoolRunnable后，就将该线程重新放到线程数组中，作为空闲线程供后续使用。

        由此可以看出，Tomcat的线程池实现是比较简单的，ThreadPool.java也只有840行代码。用一个一维数组保存空闲的线程，每次以一个较小步伐（5个）创建空闲线程并放到线程池中。使用时从数组中移走空闲的线程，用完后，再“归还”给线程池。

      

总结： 

         tomcat5.5.10以上版本开始支持apr，支持通过apache runtime module进行JNI调用，使用本地代码来加速网络处理。

       如果不使用apr之前，Tomcat的Servlet线程池使用的是阻塞IO的模式，使用apr之后，线程池变成了 NIO的非阻塞模式，而且这种NIO还是使用了操作系统的本地代码，看tomcat文档上面的说法是，极大提升web处理能力，不再需要专门放一个web server处理静态页面了。 
       我自己直观的感受是，不用apr之前，你配置多少个等待线程，tomcat就会启动多少个线程挂起等待，使用apr以后，不管你配置多少，就只有几个NIO调度的线程，这一点你可以通过kill -3 PID，然后察看log得知。

       假设不使用apr，可能端口的线程调度能力比较差，所以通过iptables进行端口转发，让两个端口去分担一个端口的线程调度，就有可能减少线程调度的并发，从而提高处理能力，减少资源消耗。

 

三、配置Tomcat线程池以使用高并发连接

1.打开共享的线程池：

<Service name="Catalina">  
  <!--The connectors can use a shared executor, you can define one or more named thread pools-->  
  
    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"    
    maxThreads="1000" minSpareThreads="50" maxIdleTime="600000"/>

默认前后是注释<!-- -->掉的，去掉就可以了。

重要参数说明：

name：共享线程池的名字。这是Connector为了共享线程池要引用的名字，该名字必须唯一。默认值：None；

namePrefix:在JVM上，每个运行线程都可以有一个name 字符串。这一属性为线程池中每个线程的name字符串设置了一个前缀，Tomcat将把线程号追加到这一前缀的后面。默认值：tomcat-exec-；

maxThreads：该线程池可以容纳的最大线程数。默认值：200；

maxIdleTime：在Tomcat关闭一个空闲线程之前，允许空闲线程持续的时间(以毫秒为单位)。只有当前活跃的线程数大于minSpareThread的值，才会关闭空闲线程。默认值：60000(一分钟)。

minSpareThreads：Tomcat应该始终打开的最小不活跃线程数。默认值：25。

threadPriority：线程的等级。默认是Thread.NORM_PRIORITY

 

2. 在Connector中指定使用共享线程池：

<Connector executor="tomcatThreadPool"
           port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" 
           minProcessors="5"
           maxProcessors="75"
           acceptCount="1000"/>

 

重要参数说明：
executor：表示使用该参数值对应的线程池；

minProcessors：服务器启动时创建的处理请求的线程数；

maxProcessors：最大可以创建的处理请求的线程数；

acceptCount：指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可以放到处理队列中的请求数，超过这个数的请求将不予处理。

 

BTW：我测试了一下，由于每次请求不再需要重新分配线程，系统响应速度还是有很明显的改善的。