線程池類圖

我們最常使用的Executors實現(xiàn)創(chuàng)建線程池使用線程主要是用上述類圖中提供的類。在上邊的類圖中，包含了一個Executor框架，它是一個根據(jù)一組執(zhí)行策略的調(diào)用調(diào)度執(zhí)行和控制異步任務(wù)的框架，目的是提供一種將任務(wù)提交與任務(wù)如何運行分離開的機(jī)制。它包含了三個executor接口：

• Executor:運行新任務(wù)的簡單接口
• ExecutorService：擴(kuò)展了Executor，添加了用來管理執(zhí)行器生命周期和任務(wù)生命周期的方法
• ScheduleExcutorService：擴(kuò)展了ExecutorService，支持Future和定期執(zhí)行任務(wù)

線程池的好處

• 降低資源消耗-重用存在的線程，減少對象創(chuàng)建、消亡的開銷，性能好
• 提高響應(yīng)速度 -可有效控制最大并發(fā)線程數(shù)，提高系統(tǒng)資源利用率，同時可以避免過多資源競爭，避免阻塞。當(dāng)任務(wù)到達(dá)時，任務(wù)可不用等待線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行
• 提高線程的可管理性-提供定時執(zhí)行、定期執(zhí)行、單線程、并發(fā)數(shù)控制等功能。

new Thread的弊端

• 每次new Thread 新建對象，性能差
• 線程缺乏統(tǒng)一管理，可能無限制的新建線程，相互競爭，可能占用過多的系統(tǒng)資源導(dǎo)致死機(jī)或者OOM（out of memory 內(nèi)存溢出），這種問題的原因不是因為單純的new一個Thread，而是可能因為程序的bug或者設(shè)計上的缺陷導(dǎo)致不斷new Thread造成的。
• 缺少更多功能，如更多執(zhí)行、定期執(zhí)行、線程中斷。

線程池核心類-ThreadPoolExecutor

參數(shù)說明：ThreadPoolExecutor一共有七個參數(shù)，這七個參數(shù)配合起來，構(gòu)成了線程池強大的功能。

corePoolSize：核心線程數(shù)量

maximumPoolSize：線程最大線程數(shù)

workQueue：阻塞隊列，存儲等待執(zhí)行的任務(wù)，很重要，會對線程池運行過程產(chǎn)生重大影響

當(dāng)我們提交一個新的任務(wù)到線程池，線程池會根據(jù)當(dāng)前池中正在運行的線程數(shù)量來決定該任務(wù)的處理方式。處理方式有三種：

1、直接切換（SynchronusQueue）

2、無界隊列（LinkedBlockingQueue）能夠創(chuàng)建的最大線程數(shù)為corePoolSize,這時maximumPoolSize就不會起作用了。當(dāng)線程池中所有的核心線程都是運行狀態(tài)的時候，新的任務(wù)提交就會放入等待隊列中。

3、有界隊列（ArrayBlockingQueue）最大maximumPoolSize，能夠降低資源消耗，但是這種方式使得線程池對線程調(diào)度變的更困難。因為線程池與隊列容量都是有限的。所以想讓線程池的吞吐率和處理任務(wù)達(dá)到一個合理的范圍，又想使我們的線程調(diào)度相對簡單，并且還盡可能降低資源的消耗，我們就需要合理的限制這兩個數(shù)量 分配技巧： [如果想降低資源的消耗包括降低cpu使用率、操作系統(tǒng)資源的消耗、上下文切換的開銷等等，可以設(shè)置一個較大的隊列容量和較小的線程池容量，這樣會降低線程池的吞吐量。如果我們提交的任務(wù)經(jīng)常發(fā)生阻塞，我們可以調(diào)整maximumPoolSize。如果我們的隊列容量較小，我們需要把線程池大小設(shè)置的大一些，這樣cpu的使用率相對來說會高一些。但是如果線程池的容量設(shè)置的過大，提高任務(wù)的數(shù)量過多的時候，并發(fā)量會增加，那么線程之間的調(diào)度就是一個需要考慮的問題。這樣反而可能會降低處理任務(wù)的吞吐量。]

keepAliveTime：線程沒有任務(wù)執(zhí)行時最多保持多久時間終止（當(dāng)線程中的線程數(shù)量大于corePoolSize的時候，如果這時沒有新的任務(wù)提交核心線程外的線程不會立即銷毀，而是等待，直到超過keepAliveTime）

unit：keepAliveTime的時間單位

threadFactory：線程工廠，用來創(chuàng)建線程，有一個默認(rèn)的工場來創(chuàng)建線程，這樣新創(chuàng)建出來的線程有相同的優(yōu)先級，是非守護(hù)線程、設(shè)置好了名稱）

rejectHandler：當(dāng)拒絕處理任務(wù)時(阻塞隊列滿)的策略（AbortPolicy默認(rèn)策略直接拋出異常、CallerRunsPolicy用調(diào)用者所在的線程執(zhí)行任務(wù)、DiscardOldestPolicy丟棄隊列中最靠前的任務(wù)并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)、DiscardPolicy直接丟棄當(dāng)前任務(wù)）

corePoolSize、maximumPoolSize、workQueue 三者關(guān)系：如果運行的線程數(shù)小于corePoolSize的時候，直接創(chuàng)建新線程來處理任務(wù)。即使線程池中的其他線程是空閑的。如果運行中的線程數(shù)大于corePoolSize且小于maximumPoolSize時，那么只有當(dāng)workQueue滿的時候才創(chuàng)建新的線程去處理任務(wù)。如果corePoolSize與maximumPoolSize是相同的，那么創(chuàng)建的線程池大小是固定的。這時有新任務(wù)提交，當(dāng)workQueue未滿時，就把請求放入workQueue中。等待空線程從workQueue取出任務(wù)。如果workQueue此時也滿了，那么就使用另外的拒絕策略參數(shù)去執(zhí)行拒絕策略。

初始化方法：由七個參數(shù)組合成四個初始化方法

其他方法：

execute();	//提交任務(wù)，交給線程池執(zhí)行	
submit();//提交任務(wù)，能夠返回執(zhí)行結(jié)果 execute+Future
shutdown();//關(guān)閉線程池，等待任務(wù)都執(zhí)行完
shutdownNow();//關(guān)閉線程池，不等待任務(wù)執(zhí)行完
getTaskCount();//線程池已執(zhí)行和未執(zhí)行的任務(wù)總數(shù)
getCompleteTaskCount();//已完成的任務(wù)數(shù)量
getPoolSize();//線程池當(dāng)前的線程數(shù)量
getActiveCount();//當(dāng)前線程池中正在執(zhí)行任務(wù)的線程數(shù)量

線程池生命周期：

• running：能接受新提交的任務(wù)，也能處理阻塞隊列中的任務(wù)
• shutdown：不能處理新的任務(wù)，但是能繼續(xù)處理阻塞隊列中任務(wù)
• stop：不能接收新的任務(wù)，也不處理隊列中的任務(wù)
• tidying：如果所有的任務(wù)都已經(jīng)終止了，這時有效線程數(shù)為0
• terminated：最終狀態(tài)

使用Executors創(chuàng)建線程池

使用Executors可以創(chuàng)建四種線程池：分別對應(yīng)上邊提到的四種線程池初始化方法

Executors.newCachedThreadPool

newCachedThreadPool是一個根據(jù)需要創(chuàng)建新線程的線程池，當(dāng)一個任務(wù)提交時，corePoolSize為0不創(chuàng)建核心線程，SynchronousQueue是一個不存儲元素的隊列，可以理解為隊里永遠(yuǎn)是滿的，因此最終會創(chuàng)建非核心線程來執(zhí)行任務(wù)。 對于非核心線程空閑60s時將被回收。因為Integer.MAX_VALUE非常大，可以認(rèn)為是可以無限創(chuàng)建線程的，在資源有限的情況下容易引起OOM異常。

//創(chuàng)建newCachedThreadPool線程池源碼
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
		/**
        *corePoolSize： 0，核心線程池的數(shù)量為0
		*maximumPoolSize：  Integer.MAX_VALUE，可以認(rèn)為最大線程數(shù)是無限的
		*keepAliveTime： 60L
		*unit: 秒
		*workQueue: SynchronousQueue
        **/
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

使用案例：

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        executor.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.info("task:{}",index);
            }
        });
    }
}

值得注意的一點是，newCachedThreadPool的返回值是ExecutorService類型，該類型只包含基礎(chǔ)的線程池方法，但卻不包含線程監(jiān)控相關(guān)方法，因此在使用返回值為ExecutorService的線程池類型創(chuàng)建新線程時要考慮到具體情況。

Executors.newSingleThreadExecutor

newSingleThreadExecutor是單線程線程池，只有一個核心線程，用唯一的一個共用線程執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)按指定順序執(zhí)行（FIFO、優(yōu)先級…）

//newSingleThreadExecutor創(chuàng)建線程池源碼
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    /**
      *  corePoolSize : 1，核心線程池的數(shù)量為1

      *  maximumPoolSize : 1，只可以創(chuàng)建一個非核心線程

      *  keepAliveTime : 0L

      *  unit => 秒

      *  workQueue => LinkedBlockingQueue
      **/
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

當(dāng)一個任務(wù)提交時，首先會創(chuàng)建一個核心線程來執(zhí)行任務(wù)，如果超過核心線程的數(shù)量，將會放入隊列中，因為LinkedBlockingQueue是長度為Integer.MAX_VALUE的隊列，可以認(rèn)為是無界隊列，因此往隊列中可以插入無限多的任務(wù)，在資源有限的時候容易引起OOM異常，同時因為無界隊列，maximumPoolSize和keepAliveTime參數(shù)將無效，壓根就不會創(chuàng)建非核心線程。

Executors.newFixedThreadPool

定長線程池，核心線程數(shù)和最大線程數(shù)由用戶傳入，可以設(shè)置線程的最大并發(fā)數(shù)，超出在隊列等待

//newFixedThreadPool創(chuàng)建線程池源碼
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    	/**
          *  corePoolSize : 核心線程的數(shù)量為自定義輸入nThreads

          *  maximumPoolSize ： 最大線程的數(shù)量為自定義輸入nThreads

          *  keepAliveTime ： 0L

          *  unit ： 秒

          *  workQueue ： LinkedBlockingQueue
          **/
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

newFixedThreadPool和SingleThreadExecutor類似，唯一的區(qū)別就是核心線程數(shù)不同，并且由于使用的是LinkedBlockingQueue，在資源有限的時候容易引起OOM異常。

Executors.newScheduledThreadPool

定長線程池，核心線程數(shù)由用戶傳入，支持定時和周期任務(wù)執(zhí)行

//newScheduledThreadPool創(chuàng)建線程池源碼
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    /**
      *  corePoolSize : 核心線程的數(shù)量為自定義輸入corePoolSize

      *  maximumPoolSize ： 最大線程的數(shù)量為Integer.MAX_VALUE

      *  keepAliveTime ： 0L

      *  unit ： 納秒

      *  workQueue ： DelayedWorkQueue
      **/
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

當(dāng)一個任務(wù)提交時，corePoolSize為自定義輸入，首先創(chuàng)建核心線程，核心線程滿了之后，因此最終會創(chuàng)建非核心線程來執(zhí)行任務(wù)。非核心線程使用后將被回收。因為Integer.MAX_VALUE非常大，可以認(rèn)為是可以無限創(chuàng)建線程的，在資源有限的情況下容易引起OOM異常。因為使用的DelayedWorkQueue可以實現(xiàn)定時和周期任務(wù)。 ScheduledExecutorService提供了三種方法可以使用：

schedule：延遲后執(zhí)行任務(wù) scheduleAtFixedRate：以指定的速率執(zhí)行任務(wù) scheduleWithFixedDelay：以指定的延遲執(zhí)行任務(wù) 使用案例：

    public static void main(String[] args) {

        ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(1);

//        executorService.schedule(new Runnable() {
//            @Override
//            public void run() {
//                log.warn("schedule run");
//            }
//         //延遲3秒后執(zhí)行
//        }, 3, TimeUnit.SECONDS);
        //        executorService.shutdown();

//        executorService.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
//            @Override
//            public void run() {
//                log.warn("scheduleWithFixedDelay run");
//            }
//            //延遲一秒后每隔3秒執(zhí)行
//        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
        
        executorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.warn("schedule run");
            }
            //延遲一秒后每隔3秒執(zhí)行
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

        /**
         * 定時器調(diào)度，不推薦使用，推薦ScheduledExecutorService調(diào)度
         */
//        Timer timer = new Timer();
//        timer.schedule(new TimerTask() {
//            @Override
//            public void run() {
//                log.warn("timer run");
//            }
//        //從當(dāng)前時間每隔5秒執(zhí)行
//        }, new Date(), 5 * 1000);
    }

總結(jié)

• FixedThreadPool和SingleThreadExecutor 允許的請求隊列長度為Integer.MAX_VALUE，可能會堆積大量的請求，從而引起OOM異常
• CachedThreadPool 和newScheduledThreadPool允許創(chuàng)建的線程數(shù)為Integer.MAX_VALUE，可能會創(chuàng)建大量的線程，從而引起OOM異常

這就是為什么禁止使用Executors去創(chuàng)建線程池，而是推薦自己去創(chuàng)建ThreadPoolExecutor的原因

如何定義線程池參數(shù)

CPU密集型 ： 線程池的大小推薦為CPU數(shù)量 + 1，CPU數(shù)量可以根據(jù)Runtime.availableProcessors方法獲取 IO密集型 ： CPU數(shù)量 * CPU利用率 * (1 + 線程等待時間/線程CPU時間) 混合型 ： 將任務(wù)分為CPU密集型和IO密集型，然后分別使用不同的線程池去處理，從而使每個線程池可以根據(jù)各自的工作負(fù)載來調(diào)整 阻塞隊列 ： 推薦使用有界隊列，有界隊列有助于避免資源耗盡的情況發(fā)生 拒絕策略 ： 默認(rèn)采用的是AbortPolicy拒絕策略，直接在程序中拋出RejectedExecutionException異常【因為是運行時異常，不強制catch】，這種處理方式不夠優(yōu)雅。處理拒絕策略有以下幾種比較推薦：

• 在程序中捕獲RejectedExecutionException異常，在捕獲異常中對任務(wù)進(jìn)行處理。針對默認(rèn)拒絕策略
• 使用CallerRunsPolicy拒絕策略，該策略會將任務(wù)交給調(diào)用execute的線程執(zhí)行【一般為主線程】，此時主線程將在一段時間內(nèi)不能提交任何任務(wù)，從而使工作線程處理正在執(zhí)行的任務(wù)。此時提交的線程將被保存在TCP隊列中，TCP隊列滿將會影響客戶端，這是一種平緩的性能降低
• 自定義拒絕策略，只需要實現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口即可
• 如果任務(wù)不是特別重要，使用DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy拒絕策略將任務(wù)丟棄也是可以的

如果使用Executors的靜態(tài)方法創(chuàng)建ThreadPoolExecutor對象，可以通過使用Semaphore對任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)行限流也可以避免出現(xiàn)OOM異常

到此這篇關(guān)于Java線程池Executor用法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java線程池Executor內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論