Java自定义线程池详解

Posted 2020-08-22

自定义线程池的核心：ThreadPoolExecutor

为了更好的控制多线程，JDK提供了一套线程框架Executor，帮助开发人员有效的进行线程控制，其中在java.util.concurrent包下，是JDK并发包的核心，比如我们熟知的Executors。Executors扮演着线程工厂的角色，我们通过它可以创建特定功能的线程池，而这些线程池背后的就是：ThreadPoolExecutor。那么下面我们来具体分析下它。

构造ThreadPoolExecutor

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;
}

corePoolSize:核心线程数

maximumPoolSize:最大线程数

keepAliveTime + unit:线程回收时间

workQueue:任务较多时暂存到队列

threadFactory:执行程序创建新线程时使用的工厂

handler:超出线程池容量以及队列长度后拒绝任务的策略

有界队列 or 无界队列

我们知道对于BlockingQueue而言，有典型的有界队列ArrayBlockingQueue以及LinkedBlockingQueue这种无界队列，那么对于线程池而言，workQueue采用有界队列、无界队列会产生什么影响呢？如果采用无界队列，那么会存在拒绝策略吗？显然不会，因为容量是无限的，比如没有预定义容量的LinkedBlockingQueue。比如，在某个时段突发很多请求，那么采用无界队列就保证了增长的可能性，而不是拒绝。如果采用有界队列，相比无界队列而言，有助于防止资源耗尽，在实际中我们经常在拒绝策略中记录log，然后通过定时任务的方式进行处理。

接着上面的分析思路，想一想采用有界队列、无界队列中线程池的大小，这里涉及到一个问题，那就是任务增长时，是先增长至maximumPoolSize，还是先暂存到队列中的问题？

corePoolSize and maximumPoolSize

一个是核心线程数，一个是最大线程数，怎么理解呢？在线程池初始化阶段，是否已经初始化好corePoolSize个线程呢？大量任务来了后，线程池中的线程怎么变化？任务完成处理后，线程池又是如何回收的，回收到什么程度？

下面先来看一个线程池处理流程图：

简单一句话：提交任务，线程池中的线程数可以增长至corePoolSize，之后继续提交任务将暂存至队列中，如果队列满，则看是否能继续增长线程数至maximumPoolSize，超出后将进行拒绝策略处理。显然，如果采用无界队列，那么maximumPoolSize将失效，线程池中的线程最多就是corePoolSize个线程工作。

从这里我们也可以看出，在需要判断是否corePoolSize是否已经达到，需要锁的介入，因此我们应尽量让线程启动后线程池的大小就处于>=corePoolSize个数，提前预热。

keepAliveTime + unit

这里涉及到线程池回收线程。简单来说，就是采用有界队列，导致corePoolSize满，队列满，不得已线程池的线程增长至maximumPoolSize，那么任务处理完毕后，线程池中多出corePoolSize的部分理应回收，那么等待多长时间，多长时间没有任务后在进行回收的问题就是由上面的参数决定。

Executors创建线程池实例分析

固定线程池

特点：

无界队列，导致keepAliveTime/unit/maximumPoolSize失效，不存在拒绝；

随着任务的增长，线程数将固定在corePoolSize。

缓存线程池

特点：

一个比较特殊的队列：SynchronousQueue，没有容量可言，提交任务就意味着一直阻塞等待任务的线程立刻得到任务进行执行。说白了，就是不要暂存到队列中，任务直接提交给线程进行执行。由于任务无法暂存，因此缓存线程池会根据任务的实际情况，进行线程池的增长，直至maximumPoolSize(Integer.MAX_VALUE)。

注意到keepAliveTime被设置成了60S，意思就是说如果任务来了很多，缓存线程池创建了不少线程来对付它们，任务处理的差不多了，那么等待60S后，还没有任务需要处理，那么进行线程回收处理。

单线程池

特点：

无界队列+核心、最大线程数都是1。

打个简单比喻，任务来了，不管多少，那么有序的放着，工人只有一个，那就按照顺序处理任务就是了。就是一个单线程顺序处理任务的情况。

定时线程池

特点：

利用延时队列DelayedQueue(无界队列)，完成线程池实现定时以及周期性执行任务的需要。

拒绝策略

JDK已经提供了几种拒绝策略，如下所示：

我们需要自定义决绝策略时，很简单，直接实现RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法即可。

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