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Apache Ignite 核心组件：GridClosureProcessor解析

news 2025/8/12 7:15:49

这是一个 Apache Ignite 中非常核心的组件 —— GridClosureProcessor，它是 分布式闭包（Closure）执行的调度中枢，负责在集群节点上异步执行用户提交的任务（如 Runnable、Closure）。

我们来逐层深入理解它的设计思想、关键机制和代码逻辑。

🧱 一、类概览：`GridClosureProcessor`

public class GridClosureProcessor extends GridProcessorAdapter

职责：处理所有基于闭包（函数式）的远程执行请求
常见用途：
- compute().run(Runnable)
- compute().call(Closure)
- compute().broadcast(Closure)
- cache().affinity().run(...)
它是 ComputeTask 的底层支撑模块

🔩 二、关键字段解析

字段	类型	作用
`pools`	`PoolProcessor`	线程池管理器，用于获取执行任务的线程池
`busyLock`	`GridSpinReadWriteLock`	控制组件在停止期间不接受新任务
`stopping`	`boolean`	标记当前处理器是否正在停止

⚠️ 这三个字段共同实现了 “优雅关闭” 的核心逻辑。

🔒 三、`busyLock`：优雅关闭的关键机制

1. 什么是 `GridSpinReadWriteLock`？

Ignite 自定义的 自旋读写锁
特点：
- 读锁可重入、允许多个线程同时持有
- 写锁独占，用于“停止”阶段
- 使用 自旋 + sleep 避免线程频繁阻塞唤醒

2. 读锁（`readLock()`）：

所有任务提交方法（runAsync, callAsync, broadcast）都先获取读锁
表示：“我正在使用这个处理器”
允许多个线程并发提交任务

3. 写锁（`tryWriteLock(...)`）：

在 onKernalStop(...) 中使用
目的：阻止任何新任务提交，并标记为“停止中”

🛑 四、`onKernalStop(...)`：优雅关闭流程

@Override
public void onKernalStop(boolean cancel) {boolean interrupted = false;while (true) {try {if (busyLock.tryWriteLock(200, TimeUnit.MILLISECONDS))break;elseThread.sleep(200);}catch (InterruptedException ignore) {interrupted = true;}}try {if (interrupted)Thread.currentThread().interrupt();stopping = true; // 标记为停止状态}finally {busyLock.writeUnlock();}
}

🔍 流程详解：

尝试获取写锁：
- tryWriteLock(200ms)：尝试在 200ms 内获取写锁
- 如果有线程持有读锁（即正在提交任务），则失败
- 失败后 Thread.sleep(200)，然后重试
为什么是“Busy Wait”？
- 注解 @SuppressWarnings("BusyWait") 表示这是有意为之的忙等待
- 目的：尽快完成关闭，避免长时间阻塞
- 每 200ms 尝试一次，不会过度消耗 CPU
处理中断：
- 如果等待期间被中断，记录 interrupted = true
- 最后恢复中断状态（线程安全最佳实践）
设置 stopping = true
- 获取写锁后，设置标志位
- 之后所有 runAsync 等调用都会被拒绝
释放写锁
- 即使发生异常，也确保释放锁

✅ 这是一个典型的 “关闭守卫”模式：先阻止新请求，再清理资源。

🚀 五、任务提交方法分析

所有任务提交方法都遵循统一模式：

busyLock.readLock();
try {if (stopping) reject();// 提交任务
} finally {busyLock.readUnlock();
}

我们以 runAsync(...) 为例：

✅ `runAsync(...)`：运行一批 Runnable

public ComputeTaskInternalFuture<?> runAsync(...) {assert mode != null;assert !F.isEmpty(jobs);busyLock.readLock(); // 获取读锁try {if (stopping) {return finishedFuture(new IgniteCheckedException("Closure processor cannot be used on stopped grid"));}if (F.isEmpty(nodes))return finishedFuture(U.emptyTopologyException());ctx.task().setThreadContext(TC_SUBGRID, nodes);return ctx.task().execute(new T1(mode, jobs), null, sys, execName);}finally {busyLock.readUnlock(); // 释放读锁}
}

关键点：

stopping 检查：如果正在停止，直接返回失败 future
nodes 检查：拓扑为空则返回空拓扑异常
ctx.task().execute(...)：交给 TaskProcessor 执行（T1 是一个内部任务类型）
使用 sys 参数决定使用 系统线程池 还是 公共线程池

✅ `callAsync(...)`：远程调用 Closure

public <T, R> ComputeTaskInternalFuture<R> callAsync(IgniteClosure<T, R> job, T arg, ...)

执行一个带返回值的函数（Closure<T,R>）
返回 ComputeTaskInternalFuture<R>，可获取结果

✅ `broadcast(...)`：广播到所有节点

public <T, R> IgniteInternalFuture<Collection<R>> broadcast(...)

在 nodes 列表中的每个节点上执行 job
返回一个 Future<Collection<R>>，包含所有节点的返回值

✅ `affinityRun(...)`：基于数据亲和性执行

public ComputeTaskInternalFuture<?> affinityRun(...)

关键用途：将任务发送到 特定缓存分区（partition）的主节点
流程：
1. 获取当前拓扑版本 readyAffinityVersion()
2. 使用 ctx.affinity().mapPartitionToNode(...) 找到负责该分区的节点
3. 只在那个节点上执行任务
优势：本地化执行，避免数据移动，性能极高

💡 这是 Ignite 实现“移动计算而非数据”的核心机制之一。

🧩 六、`T1`, `T8`, `T11`, `T4` 是什么？

这些是 内部任务类（定义在 GridTaskInternalFuture 或内部类中），用于包装用户任务：

任务类	包装的任务类型
`T1`	`GridClosureCallMode + Collection<Runnable>`
`T8`	`IgniteClosure<T,R>`
`T11`	Broadcast 任务
`T4`	Affinity 任务

它们都继承自 ComputeTaskAdapter，由 TaskProcessor 调度执行。

🎯 七、整体架构图（简化）

+---------------------+
|  User Code          |
|  compute().run(...) |
+----------+----------+|v
+---------------------+
| GridClosureProcessor|
| - busyLock          |
| - stopping          |
+----------+----------+|v
+---------------------+
|  TaskProcessor      |
|  execute(Task)      |
+----------+----------+|v
+---------------------+
|  PoolProcessor      |
|  系统/公共线程池     |
+---------------------+

✅ 八、设计亮点总结

特性	说明
读写锁控制关闭	读锁允许多任务并发提交，写锁确保关闭时原子性
优雅拒绝新任务	`stopping` 标志 + `finishedFuture` 快速失败
支持多种执行模式	单节点、广播、亲和性执行
与 Task 子系统集成	复用 `TaskProcessor` 的调度能力
线程安全	所有提交路径都受锁保护
可观测性	调试日志、异常信息清晰

📌 九、一句话总结

GridClosureProcessor 是 Ignite 的 分布式任务调度入口，它通过 读写锁机制 实现了 高并发提交 + 优雅关闭，并支持 普通执行、广播、数据亲和性执行 等多种模式，是 Compute 子系统的核心引擎。

💡 十、你可以借鉴的设计模式

1. 关闭守卫模式（Shutdown Guard）

private final ReadWriteLock shutdownLock = new ReentrantReadWriteLock();
private volatile boolean shuttingDown = false;public void submit(Runnable task) {shutdownLock.readLock().lock();try {if (shuttingDown) throw new RejectedExecutionException();// 执行任务} finally {shutdownLock.readLock().unlock();}
}public void shutdown() {shutdownLock.writeLock().lock();try {shuttingDown = true;} finally {shutdownLock.writeLock().unlock();}
}