Java中的线程池ThreadPoolExecutor解析

线程池

针对各种池子,比如

• 连接池:用于管理和重复使用数据库连接，避免频繁创建和销毁数据库连接带来的性能开销。
• 对象池：用于管理和重复使用对象，避免频繁创建和销毁对象带来的性能开销。
• 字符串池：用于管理和重复使用字符串，避免频繁创建和销毁字符串带来的性能开销。
• 线程池的话也是一样的,用于管理和重复使用线程，避免频繁创建和销毁线程带来的性能开销。
• 而线程池的工作原理就是相当于把任务提交到一个阻塞队列里面,如何线程去阻塞队列里面拿到任务去执行.

ThreadPoolExecutor详解

首先看看UML图:

可以看到最顶层的接口是Executor,就是线程池的顶层接口,线程池的作用就是执行方法,而Executor方法里面就一个方法: void execute(Runnable command); 这个方法就是线程池最主要的方法,执行runnable任务,然后ExecutorService又对线程池的功能进行了加强,比如可以进行管理线程池,且提供了执行任务的能力,比如执行异步返回Future结果的方法,执行多个任务的方法;

ThreadPoolExecutor参数详解

最主要的构造方法:

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

• int corePoolSize 核心线程数(一般为cpu数Runtime.getRuntime().availableProcessors())
• int maximumPoolSize 最大线程数(一般为cpu数*2)
• long keepAliveTime 存活的时长(<最大线程数,<核心线程数的)
• TimeUnit 时间单位
• BlockingQueue workQueue 工作队列
• ThreadFactory threadFactory 线程工厂,创建线程的地方
• RejectedExecutionHandler handler 拒绝策略
• 需要注意的是,maximumPoolSize 是当线程队列满了,且核心线程都在执行中的时候,再提交任务,就不会放到队列里面,只会新建线程执行,如果线程数量等于了最大线程数的时候,就会走对应的拒绝策略,如果任务执行完,过期时间才会对新增线程有效,当然有个方法allowCoreThreadTimeOut,让核心线程也可以过期(一般不会设置的),一般工作队列不会设置为无限队列,因为如果队列无限长可能会造成oom,且最大线程数就没用了.

创建线程池的工具类Executors

• newFixedThreadPool

创建固定大小的线程池。核心数和最大数是一样的，任务如果过多会在队列中阻塞.如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

• newWorkStealingPool

1.8新加的线程池,forkJoinPool 可以根据CPU的核数并行的执行，适合使用在很耗时的操作，可以充分的利用CPU执行任务,任务窃取线程池，不保证执行顺序，适合任务耗时差异较大。线程池中有多个线程队列，有的线程队列中有大量的比较耗时的任务堆积，而有的线程队列却是空的，就存在有的线程处于饥饿状态，当一个线程处于饥饿状态时，它就会去其它的线程队列中窃取任务。解决饥饿导致的效率问题。

默认创建的并行 level 是 CPU 的核数。主线程结束，即使线程池有任务也会立即停止。

• newSingleThreadExecutor

创建一个单线程的线程池。这个线程池的核心数和最大数都是1，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

• newCachedThreadPool

创建一个可缓存的线程池。核心数是0,最大数是 Integer.MAX_VALUE,如果一下子任务很多,且执行时间长,容易发生异常,堆溢出,且执行效率降低,并不是线程数目越多,执行越快的,如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

• newScheduledThreadPool

支持周期性任务的调度。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。按道理来说线程池的最大数是 Integer.MAX_VALUE,但是,线程数并不会超过核心数…是固定长度的.

这些方法基本都是创建ThreadPoolExecutor,或者继承ThreadPoolExecutor,对其进行增强.

任务拒绝策略

默认的拒绝策略是AbortPolicy,直接抛出异常

    private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler =
        new AbortPolicy();

public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates an {@code AbortPolicy}.
         */
        public AbortPolicy() { }

        /**
         * Always throws RejectedExecutionException.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         * @throws RejectedExecutionException always
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
                                                 " rejected from " +
                                                 e.toString());
        }
    }

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 丢弃任务并且抛出- RejectedExecutionException异常。在任务不能提交的时候，抛出异常，及时反馈程序运行状态。如果是比较关键的业务，推荐使用此拒绝策略，这样子在系统不能承受更大的并发量的时候，能够及时通过异常发现。

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 丢弃任务，但是不抛出异常。使用此策略，可能会使我们无法发现系统的异常状态。建议是一些无关紧要的业务采用此策略。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy 丢弃队列最前面的任务，然后重新提交被拒绝的任务。

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 由调用线程（提交任务的线程）处理该任务。这种情况是需要让所有任务都执行完毕，那么就适合大量计算的任务类型去执行，多线程仅仅是增大吞吐量的手段，最终必须要让每个任务都执行完毕。

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