Java: ExecutorService que bloquea el envío después de un cierto tamaño de cola

Estoy tratando de codificar una solución en la que un solo subproceso produce tareas intensivas de E / S que se pueden realizar en paralelo. Cada tarea tiene datos importantes en memoria. Por eso quiero poder limitar la cantidad de tareas pendientes en un momento.

Si creo ThreadPoolExecutor así:

    ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(numWorkerThreads, numWorkerThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>(maxQueue));

Luego, los executor.submit(callable)tiros RejectedExecutionExceptioncuando la cola se llena y todos los hilos ya están ocupados.

¿Qué puedo hacer para executor.submit(callable)bloquear cuando la cola está llena y todos los subprocesos están ocupados?

EDITAR : Intenté esto :

executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

Y de alguna manera logra el efecto que quiero lograr, pero de una manera poco elegante (básicamente, los subprocesos rechazados se ejecutan en el subproceso de llamada, por lo que esto bloquea el subproceso de llamada para que no envíe más).

EDITAR: (5 años después de hacer la pregunta)

Para cualquiera que lea esta pregunta y sus respuestas, no tome la respuesta aceptada como una solución correcta. Lea todas las respuestas y comentarios.

Yo he hecho lo mismo. El truco consiste en crear un BlockingQueue donde el método offer () es realmente un put (). (puede usar cualquier implícita BlockingQueue base que desee).

public class LimitedQueue<E> extends LinkedBlockingQueue<E> 
{
    public LimitedQueue(int maxSize)
    {
        super(maxSize);
    }

    @Override
    public boolean offer(E e)
    {
        // turn offer() and add() into a blocking calls (unless interrupted)
        try {
            put(e);
            return true;
        } catch(InterruptedException ie) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
        return false;
    }

}

Tenga en cuenta que esto solo funciona para el grupo de subprocesos, corePoolSize==maxPoolSizeasí que tenga cuidado (ver comentarios).

Así es como resolví esto por mi parte:

(nota: esta solución bloquea el hilo que envía el Callable, por lo que evita que se lance la excepción RejectedExecutionException)

public class BoundedExecutor extends ThreadPoolExecutor{

    private final Semaphore semaphore;

    public BoundedExecutor(int bound) {
        super(bound, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());
        semaphore = new Semaphore(bound);
    }

    /**Submits task to execution pool, but blocks while number of running threads 
     * has reached the bound limit
     */
    public <T> Future<T> submitButBlockIfFull(final Callable<T> task) throws InterruptedException{

        semaphore.acquire();            
        return submit(task);                    
    }


    @Override
    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        super.afterExecute(r, t);

        semaphore.release();
    }
}

La respuesta actualmente aceptada tiene un problema potencialmente significativo: cambia el comportamiento de ThreadPoolExecutor.execute de modo que, si tiene un corePoolSize < maxPoolSize, la lógica de ThreadPoolExecutor nunca agregará trabajadores adicionales más allá del núcleo.

Desde ThreadPoolExecutor .execute (Ejecutable):

    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    }
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);

Específicamente, ese último bloque 'else' nunca será alcanzado.

Una mejor alternativa es hacer algo similar a lo que OP ya está haciendo: use un RejectedExecutionHandler para hacer la misma putlógica:

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
    try {
        if (!executor.isShutdown()) {
            executor.getQueue().put(r);
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
        throw new RejectedExecutionException("Executor was interrupted while the task was waiting to put on work queue", e);
    }
}

Hay algunas cosas a tener en cuenta con este enfoque, como se señala en los comentarios (en referencia a esta respuesta ):

1. Si corePoolSize==0, entonces hay una condición de carrera en la que todos los subprocesos del grupo pueden morir antes de que la tarea sea visible
2. El uso de una implementación que envuelve las tareas de la cola (no se aplica a ThreadPoolExecutor) dará lugar a problemas a menos que el controlador también las envuelva de la misma manera.

Teniendo en cuenta esos errores, esta solución funcionará para la mayoría de los ThreadPoolExecutors típicos y manejará adecuadamente el caso en el que corePoolSize < maxPoolSize.

Sé que esta es una pregunta anterior, pero tenía un problema similar que la creación de nuevas tareas era muy rápida y si había demasiados, se producía un OutOfMemoryError porque la tarea existente no se completaba lo suficientemente rápido.

En mi caso, Callablesse envían y necesito el resultado, por lo tanto, necesito almacenar todo lo Futuresdevuelto executor.submit(). Mi solución fue poner el Futuresen un BlockingQueuetamaño máximo. Una vez que la cola está llena, no se generan más tareas hasta que se completan algunas (elementos eliminados de la cola). En pseudocódigo:

final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numWorkerThreads);
final LinkedBlockingQueue<Future> futures = new LinkedBlockingQueue<>(maxQueueSize);
try {   
    Thread taskGenerator = new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            while (reader.hasNext) {
                Callable task = generateTask(reader.next());
                Future future = executor.submit(task);
                try {
                    // if queue is full blocks until a task
                    // is completed and hence no future tasks are submitted.
                    futures.put(compoundFuture);
                } catch (InterruptedException ex) {
                    Thread.currentThread().interrupt();         
                }
            }
        executor.shutdown();
        }
    }
    taskGenerator.start();

    // read from queue as long as task are being generated
    // or while Queue has elements in it
    while (taskGenerator.isAlive()
                    || !futures.isEmpty()) {
        Future compoundFuture = futures.take();
        // do something
    }
} catch (InterruptedException ex) {
    Thread.currentThread().interrupt();     
} catch (ExecutionException ex) {
    throw new MyException(ex);
} finally {
    executor.shutdownNow();
}

Tuve un problema similar y lo implementé usando beforeExecute/afterExecuteganchos de ThreadPoolExecutor:

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * Blocks current task execution if there is not enough resources for it.
 * Maximum task count usage controlled by maxTaskCount property.
 */
public class BlockingThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {

    private final ReentrantLock taskLock = new ReentrantLock();
    private final Condition unpaused = taskLock.newCondition();
    private final int maxTaskCount;

    private volatile int currentTaskCount;

    public BlockingThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
            long keepAliveTime, TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue, int maxTaskCount) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
        this.maxTaskCount = maxTaskCount;
    }

    /**
     * Executes task if there is enough system resources for it. Otherwise
     * waits.
     */
    @Override
    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
        super.beforeExecute(t, r);
        taskLock.lock();
        try {
            // Spin while we will not have enough capacity for this job
            while (maxTaskCount < currentTaskCount) {
                try {
                    unpaused.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    t.interrupt();
                }
            }
            currentTaskCount++;
        } finally {
            taskLock.unlock();
        }
    }

    /**
     * Signalling that one more task is welcome
     */
    @Override
    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        super.afterExecute(r, t);
        taskLock.lock();
        try {
            currentTaskCount--;
            unpaused.signalAll();
        } finally {
            taskLock.unlock();
        }
    }
}

Esto debería ser suficiente para ti. Por cierto, la implementación original se basó en el tamaño de la tarea porque una tarea podía ser más grande 100 veces que otra y enviar dos tareas enormes estaba matando la caja, pero ejecutar una grande y muchas pequeñas estaba bien. Si sus tareas intensivas de E / S son aproximadamente del mismo tamaño, puede usar esta clase; de ​​lo contrario, hágamelo saber y publicaré la implementación basada en el tamaño.

PD: querrás comprobar ThreadPoolExecutorjavadoc. Es una guía de usuario realmente agradable de Doug Lea sobre cómo se puede personalizar fácilmente.

Implementé una solución siguiendo el patrón del decorador y usando un semáforo para controlar el número de tareas ejecutadas. Puedes usarlo con cualquiera Executory:

• Especificar el máximo de tareas en curso
• Especifique el tiempo de espera máximo para esperar un permiso de ejecución de la tarea (si el tiempo de espera pasa y no se obtiene ningún permiso, RejectedExecutionExceptionse lanza un)

import static java.util.concurrent.TimeUnit.MILLISECONDS;

import java.time.Duration;
import java.util.Objects;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.RejectedExecutionException;
import java.util.concurrent.Semaphore;

import javax.annotation.Nonnull;

public class BlockingOnFullQueueExecutorDecorator implements Executor {

    private static final class PermitReleasingDecorator implements Runnable {

        @Nonnull
        private final Runnable delegate;

        @Nonnull
        private final Semaphore semaphore;

        private PermitReleasingDecorator(@Nonnull final Runnable task, @Nonnull final Semaphore semaphoreToRelease) {
            this.delegate = task;
            this.semaphore = semaphoreToRelease;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                this.delegate.run();
            }
            finally {
                // however execution goes, release permit for next task
                this.semaphore.release();
            }
        }

        @Override
        public final String toString() {
            return String.format("%s[delegate='%s']", getClass().getSimpleName(), this.delegate);
        }
    }

    @Nonnull
    private final Semaphore taskLimit;

    @Nonnull
    private final Duration timeout;

    @Nonnull
    private final Executor delegate;

    public BlockingOnFullQueueExecutorDecorator(@Nonnull final Executor executor, final int maximumTaskNumber, @Nonnull final Duration maximumTimeout) {
        this.delegate = Objects.requireNonNull(executor, "'executor' must not be null");
        if (maximumTaskNumber < 1) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("At least one task must be permitted, not '%d'", maximumTaskNumber));
        }
        this.timeout = Objects.requireNonNull(maximumTimeout, "'maximumTimeout' must not be null");
        if (this.timeout.isNegative()) {
            throw new IllegalArgumentException("'maximumTimeout' must not be negative");
        }
        this.taskLimit = new Semaphore(maximumTaskNumber);
    }

    @Override
    public final void execute(final Runnable command) {
        Objects.requireNonNull(command, "'command' must not be null");
        try {
            // attempt to acquire permit for task execution
            if (!this.taskLimit.tryAcquire(this.timeout.toMillis(), MILLISECONDS)) {
                throw new RejectedExecutionException(String.format("Executor '%s' busy", this.delegate));
            }
        }
        catch (final InterruptedException e) {
            // restore interrupt status
            Thread.currentThread().interrupt();
            throw new IllegalStateException(e);
        }

        this.delegate.execute(new PermitReleasingDecorator(command, this.taskLimit));
    }

    @Override
    public final String toString() {
        return String.format("%s[availablePermits='%s',timeout='%s',delegate='%s']", getClass().getSimpleName(), this.taskLimit.availablePermits(),
                this.timeout, this.delegate);
    }
}

Creo que es tan simple como usar a en ArrayBlockingQueuelugar de aa LinkedBlockingQueue.

Ignórame ... eso está totalmente mal. ThreadPoolExecutorllamadas Queue#offerno putque tendrían el efecto que necesita.

Puede ampliar ThreadPoolExecutory proporcionar una implementación de execute(Runnable)esas llamadas puten lugar de offer.

Me temo que no parece una respuesta completamente satisfactoria.