浅谈Java线程池的7大核心参数

浅谈Java线程池的7大核心参数

前言

java中经常需要用到多线程来处理一些业务，我不建议单纯使用继承Thread或者实现Runnable接口的方式来创建线程，那样势必有创建及销毁线程耗费资源、线程上下文切换问题。

同时创建过多的线程也可能引发资源耗尽的风险，这个时候引入线程池比较合理，方便线程任务的管理。

java中涉及到线程池的相关类均在jdk1.5开始的java.util.concurrent包中，涉及到的几个核心类及接口包括：

Executor、Executors、ExecutorService、ThreadPoolExecutor、FutureTask、Callable、Runnable等。

一、线程池的创建及重要参数

线程池可以自动创建也可以手动创建，自动创建体现在Executors工具类中，常见的可以创建newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadExecutor、newScheduledThreadPool；

手动创建体现在可以灵活设置线程池的各个参数，体现在代码中即ThreadPoolExecutor类构造器上各个实参的不同：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int var0) {

return new ThreadPoolExecutor(var0, var0, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue());

}

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {

return new Executors.FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()));

}

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {

return new ThreadPoolExecutor(0, 2147483647, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue());

}

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int var0) {

return new ScheduledThreadPoolExecutor(var0);

}

（重点）

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,

int maximumPoolSize,

long keepAliveTime,

TimeUnit unit,

BlockingQueue workQueue,

ThreadFactory threadFactory,

RejectedExecutionHandler handler) {……}

二、ThreadPoolExecutor中重要的几个参数详解

corePoolSize：核心线程数，也是线程池中常驻的线程数，线程池初始化时默认是没有线程的，当任务来临时才开始创建线程去执行任务

maximumPoolSize：最大线程数，在核心线程数的基础上可能会额外增加一些非核心线程，需要注意的是只有当workQueue队列填满时才会创建多于corePoolSize的线程(线程池总线程数不超过maxPoolSize)

keepAliveTime：非核心线程的空闲时间超过keepAliveTime就会被自动终止回收掉，注意当corePoolSize=maxPoolSize时，keepAliveTime参数也就不起作用了(因为不存在非核心线程)；

unit：keepAliveTime的时间单位

workQueue：用于保存任务的队列，可以为无界、有界、同步移交三种队列类型之一，当池子里的工作线程数大于corePoolSize时，这时新进来的任务会被放到队列中

threadFactory：创建线程的工厂类，默认使用Executors.defaultThreadFactory()，也可以使用guava库的ThreadFactoryBuilder来创建

handler：线程池无法继续接收任务(队列已满且线程数达到maximunPoolSize)时的饱和策略，取值有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardOldestPolicy、DiscardPolicy

线程池中的线程创建流程图：

（基于一书）

举个例子：

现有一个线程池，corePoolSize=10，maxPoolSize=20，队列长度为100，那么当任务过来会先创建10个核心线程数，接下来进来的任务会进入到队列中直到队列满了，会创建额外的线程来执行任务(最多20个线程)，这个时候如果再来任务就会执行拒绝策略。

三、workQueue队列（阻塞队列）

SynchronousQueue(同步移交队列)：队列不作为任务的缓冲方式，可以简单理解为队列长度为零LinkedBlockingQueue(无界队列)：队列长度不受限制，当请求越来越多时(任务处理速度跟不上任务处理速度造成请求堆积)可能导致内存占用过多或OOMArrayBlockintQueue(有界队列)：队列长度受限，当队列满了就需要创建多余的线程来执行任务

四、常见的几种自动创建线程池方式

自动创建线程池的几种方式都封装在Executors工具类中：

newFixedThreadPool：使用的构造方式为new ThreadPoolExecutor(var0, var0, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue())，设置了corePoolSize=maxPoolSize，keepAliveTime=0(此时该参数没作用)，无界队列，任务可以无限放入，当请求过多时(任务处理速度跟不上任务提交速度造成请求堆积)可能导致占用过多内存或直接导致OOM异常

newSingleThreadExector：使用的构造方式为new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue(), var0)，基本同newFixedThreadPool，但是将线程数设置为了1，单线程，弊端和newFixedThreadPool一致

newCachedThreadPool： 使用的构造方式为new ThreadPoolExecutor(0, 2147483647, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue())，corePoolSize=0，maxPoolSize为很大的数，同步移交队列，也就是说不维护常驻线程(核心线程)，每次来请求直接创建新线程来处理任务，也不使用队列缓冲，会自动回收多余线程，由于将maxPoolSize设置成Integer.MAX_VALUE，当请求很多时就可能创建过多的线程，导致资源耗尽OOM

newScheduledThreadPool：使用的构造方式为new ThreadPoolExecutor(var1, 2147483647, 0L, TimeUnit.NANOSECONDS, new ScheduledThreadPoolExecutor.DelayedWorkQueue())，支持定时周期性执行，注意一下使用的是延迟队列，弊端同newCachedThreadPool一致

所以根据上面分析我们可以看到，FixedThreadPool和SigleThreadExecutor中之所以用LinkedBlockingQueue无界队列，是因为设置了corePoolSize=maxPoolSize，线程数无法动态扩展，于是就设置了无界阻塞队列来应对不可知的任务量；而CachedThreadPool则使用的是SynchronousQueue同步移交队列，为什么使用这个队列呢？

因为CachedThreadPool设置了corePoolSize=0，maxPoolSize=Integer.MAX_VALUE，来一个任务就创建一个线程来执行任务，用不到队列来存储任务；SchduledThreadPool用的是延迟队列DelayedWorkQueue。在实际项目开发中也是推荐使用手动创建线程池的方式，而不用默认方式。

关于这点在《阿里巴巴开发规范》中是这样描述的：

handler拒绝策略

AbortPolicy：中断抛出异常

DiscardPolicy：默默丢弃任务，不进行任何通知

DiscardOldestPolicy：丢弃掉在队列中存在时间最久的任务

CallerRunsPolicy：让提交任务的线程去执行任务(对比前三种比较友好一丢丢

关闭线程池

shutdownNow()：立即关闭线程池(暴力)，正在执行中的及队列中的任务会被中断，同时该方法会返回被中断的队列中的任务列表

shutdown()：平滑关闭线程池，正在执行中的及队列中的任务能执行完成，后续进来的任务会被执行拒绝策略i

sTerminated()：当正在执行的任务及对列中的任务全部都执行（清空）完就会返回true。

五、线程池实现线程复用的原理

1.线程池里执行的是任务,核心逻辑在ThreadPoolExecutor类的execute方法中,同时ThreadPoolExecutor中维护了HashSet workers;

    2.addWorker()方法来创建线程执行任务,如果是核心线程的任务,会赋值给Worker的firstTask属性;

    3.Worker实现了Runnable,本质上也是任务,核心在run()方法里;

    4.run()方法的执行核心runWorker(),自旋拿任务while (task != null || (task = getTask()) != null)),task是核心线程Worker的firstTask或者getTask();

    5.getTask()的核心逻辑:

            1.若当前工作线程数量大于核心线程数->说明此线程是非核心工作线程,通过poll()拿任务,未拿到任务即getTask()返回null,然后会在processWorkerExit(w, completedAbruptly)方法释放掉这个非核心工作线程的引用;

            2.若当前工作线程数量小于核心线程数->说明此时线程是核心工作线程,通过take()拿任务

            3.take()方式取任务,如果队列中没有任务了会调用await()阻塞当前线程,直到新任务到来,所以核心工作线程不会被回收; 当执行execute方法里的workQueue.offer(command)时会调用Condition.singal()方法唤醒一个之前阻塞的线程,这样核心线程即可复用

六、手动创建线程池(推荐)

那么上面说了使用Executors工具类创建的线程池有隐患，那如何使用才能避免这个隐患呢？对症下药，建立自己的线程工厂类，灵活设置关键参数：

//这里默认拒绝策略为AbortPolicy

private static ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(10,10,60L, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue(10));

使用guava包中的ThreadFactoryBuilder工厂类来构造线程池:

private static ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().build();

private static ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(10), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

通过guava的ThreadFactory工厂类还可以指定线程组名称，这对于后期定位错误时也是很有帮助的

ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("thread-pool-d%").build();

七、Springboot中使用线程池

springboot可以说是非常流行了，下面说说如何在springboot中优雅的使用线程池

/**

* @ClassName ThreadPoolConfig

* @Description 配置类中构建线程池实例，方便调用

* @Author ww

* @Date 2021/5/11

* Version 1.0

*/

@Configuration

public class ThreadPoolConfig {

@Bean(value = "threadPoolInstance")

public ExecutorService createThreadPoolInstance() {

//通过guava类库的ThreadFactoryBuilder来实现线程工厂类并设置线程名称

ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("thread-pool-%d").build();

ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 16, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(100), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

return threadPool;

}

}

/**

* @ClassName ThreadPoolConfig

* @Description 配置类中构建线程池实例，方便调用

* @Author ww

* @Date 2021/5/11

* Version 1.0

*/

@Configuration

public class ThreadPoolConfig {

@Bean(value = "threadPoolInstance")

public ExecutorService createThreadPoolInstance() {

//通过guava类库的ThreadFactoryBuilder来实现线程工厂类并设置线程名称

ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("thread-pool-%d").build();

ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 16, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(100), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

return threadPool;

}

}

其它相关

在ThreadPoolExecutor类中有两个比较重要的方法引起了我的注意：beforeExecute和afterExecute

protected void beforeExecute(Thread var1, Runnable var2) {

}

protected void afterExecute(Runnable var1, Throwable var2) {

}

这两个方法是protected修饰的，很显然是留给开发人员去重写方法体实现自己的业务逻辑，非常适合做钩子函数，在任务run方法的前后增加业务逻辑，比如添加日志、统计等。

这个和我们springmvc中拦截器的preHandle和afterCompletion方法很类似，都是对方法进行环绕，类似于spring的AOP。

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