java线程池ThreadPoolExecutor

Posted 2021-02-09 king西阳

使用线程池的好处：

• 创建/销毁线程伴随着系统开销，过于频繁的创建/销毁线程，会很大程度上影响处-理效率
• 线程并发数量过多，抢占系统资源从而导致阻塞
• 对线程进行一些简单的管理

1、ThreadPoolExecutor的一个构造方法：

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;
}

参数说明：

corePoolSize：当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。
maximumPoolSize：线程池中允许的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。如果使用的是无界的队列，那么这个参数没有意义了。
keepAliveTime：线程池工作线程空闲后，保持的存活时间。
unit ：上面时间的单位
workQueue：执行任务在执行之前加入的queue。该队列仅保存由execute方法提交的Runnable任务。
threadFactory：创建新线程的工厂方法。可以通过线程工厂给每个创建的线程设置更有意义的名字。使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字
handler：当队列满时，线程处于饱和策略。

2、工作流程

如果使用无界队列很简单，开启核心线程数，多余的全部阻塞直到内存耗尽，故不建议使用。
如果使用有界队列，工作流程如下：
　　* 若有新的任务需要执行，如果线程池实际线程数小于corePoolSize，则优先创建线程，
　　* 若大于corePoolSize，则会将任务加入队列，
　　* 若队列已满，则在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下，创建新的线程，
　　* 若线程数大于maximumPoolSize，则执行拒绝策略。或其他自定义方式。

3、handler饱和策略

官方给出的饱和策略有如下几种：

　　AbortPolicy：直接抛异常。
　　DiscardPolicy：顾名思义，直接丢弃多余的任务。
　　DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务，并且重试exexute方法，并发书中说丢弃最新的一个任务，这边书中应该描述错了。
　　CallerRunsPolicy：在调用线程中执行丢弃的任务。

也可以自定义策略来处理，例如：

public class MyRejected implements RejectedExecutionHandler {
    public MyRejected(){
    }

    //拒绝策略实际调用的方法处理丢弃的任务，可以做一些日志处理
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        System.out.println("自定义饱和策略，当前被拒绝任务为：" + r.toString());
    }
}

//使用
...

 ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
                1,              //coreSize
                200,              //MaxSize
                60,             //60
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(3)         //指定一种队列 （有界队列）
                , new MyRejected()
                , new DiscardOldestPolicy()
        );

...

4、队列

ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按照FIFO（先进先出）原则对元素进行排序
LinkedBlockingQueue：是一个基于链表结构的有界阻塞队列，此队列按照FIFO排序元素，吞吐量高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool(n)使用了此队列
PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列
SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等待另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool()使用了此队列

5、示例

任务线程：

public class MyTask implements Runnable {

    private int taskId;
    private String taskName;

    public MyTask(int taskId, String taskName){
        this.taskId = taskId;
        this.taskName = taskName;
    }

    public int getTaskId() {
        return taskId;
    }

    public void setTaskId(int taskId) {
        this.taskId = taskId;
    }

    public String getTaskName() {
        return taskName;
    }

    public void setTaskName(String taskName) {
        this.taskName = taskName;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("run taskId =" + this.taskId);
            Thread.sleep(5*1000);
            //System.out.println("end taskId =" + this.taskId);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }       
    }

    public String toString(){
        return Integer.toString(this.taskId);
    }

}

线程池执行器：

public class UseThreadPoolExecutor1 {


    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 在使用有界队列时，若有新的任务需要执行，如果线程池实际线程数小于corePoolSize，则优先创建线程，
         * 若大于corePoolSize，则会将任务加入队列，
         * 若队列已满，则在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下，创建新的线程，
         * 若线程数大于maximumPoolSize，则执行拒绝策略。或其他自定义方式。
         * 
         */ 
        ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
                1,              //coreSize
                2,              //MaxSize
                60,             //60
                TimeUnit.SECONDS, 
                new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3)         //指定一种队列 （有界队列）
                //new LinkedBlockingQueue<Runnable>()
                //, new MyRejected()
                , new DiscardOldestPolicy()
                );

        MyTask mt1 = new MyTask(1, "任务1");
        MyTask mt2 = new MyTask(2, "任务2");
        MyTask mt3 = new MyTask(3, "任务3");
        MyTask mt4 = new MyTask(4, "任务4");
        MyTask mt5 = new MyTask(5, "任务5");
        MyTask mt6 = new MyTask(6, "任务6");

　　　　　//ThreadPoolExecutor.execute(Runnable command)方法即可向线程池内添加一个任务。
        pool.execute(mt1);
        pool.execute(mt2);
        pool.execute(mt3);
        pool.execute(mt4);
        pool.execute(mt5);
        pool.execute(mt6);

　　　　　//关闭线程池
        pool.shutdown();

    }
}

执行结果：

run taskId =5
run taskId =1
run taskId =3
run taskId =4
run taskId =6

分析：
使用有界阻塞队列，先为1开启一个核心线程，然后为2 3 4入队，然后
为5开启一个线程（最大线程），本来应该是舍弃6，但是指定了舍弃策略
是舍弃最老的，也就是阻塞队列队头元素2，所以舍弃2而执行6

6、常见四种线程池

1.可缓存线程池CachedThreadPool()
源码：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
        60L, TimeUnit.SECONDS,
        new SynchronousQueue<Runnable>());
}    

这种线程池内部没有核心线程，线程的数量是有没限制的。在创建任务时，若有空闲的线程时则复用空闲的线程，若没有则新建线程。没有工作的线程（闲置状态）在超过了60S还不做事，就会销毁。

 

创建方法：

ExecutorService mCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

使用：

private void startDownload(final ProgressBar progressBar, final int i) {
        mCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                int p = 0;
　　　　　　　　　 //每隔10s
                progressBar.setMax(10);
                while (p < 10) {
                    p++;
                    progressBar.setProgress(p);
                    Bundle bundle = new Bundle();
                    Message message = new Message();
                    bundle.putInt("p", p);
                    bundle.putString("ThreadName", Thread.currentThread().getName());
                    message.what = i;
                    message.setData(bundle);
                    mHandler.sendMessage(message);
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
    }

2.定长线程池FixedThreadPool 
源码：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
        new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

该线程池的最大线程数等于核心线程数，所以在默认情况下，该线程池的线程不会因为闲置状态超时而被销毁。

如果当前线程数小于核心线程数，并且也有闲置线程的时候提交了任务，这时也不会去复用之前的闲置线程，会创建新的线程去执行任务。如果当前执行任务数大于了核心线程数，大于的部分就会进入队列等待。等着有闲置的线程来执行这个任务。

创建方法：

//nThreads => 最大线程数即maximumPoolSize
ExecutorService mFixedThreadPool= Executors.newFixedThreadPool(int nThreads);

//threadFactory => 创建线程的方法，用得少
ExecutorService mFixedThreadPool= Executors.newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory);

使用：

private void startDownload(final ProgressBar progressBar, final int i) {
    mFixedThreadPool.execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            //....逻辑代码自己控制
        }
     });
}

3.单线程线程池SingleThreadPool

源码：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
        new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}    

有且仅有一个工作线程执行任务，所有任务按照指定顺序执行，即遵循队列的入队出队规则

创建方法：

ExecutorService mSingleThreadPool = Executors.newSingleThreadPool();

使用同FixedThreadPool 

4.定时任务线程池ScheduledThreadPool
源码：

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

//ScheduledThreadPoolExecutor():
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
        DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
        new DelayedWorkQueue());
}

DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS就是默认10L，这里就是10秒。这个线程池有点像是吧CachedThreadPool和FixedThreadPool 结合了一下。

不仅设置了核心线程数，最大线程数也是Integer.MAX_VALUE。
这个线程池是上述4个中为唯一个有延迟执行和周期执行任务的线程池。

创建方法：

//nThreads => 最大线程数即maximumPoolSize
ExecutorService mScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize);

使用：

//表示在3秒之后开始执行我们的任务。
mScheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
　　@Override
    public void run() {
        //....
    }
}, 3, TimeUnit.SECONDS);

//延迟3秒后执行任务，从开始执行任务这个时候开始计时，每5秒执行一次不管执行任务需要多长的时间。 

mScheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        //....
    }
},3, 5, TimeUnit.SECONDS);

7、其他

　　* 执行线程次提交的任务通过execute方法和submit方法（submit提供了重载方法）。execute不返回值，而submit返回值，并且可以通过返回的Future对象的get方法查看返回值。

　　* 使用无界BlockingQueue：与有界队列相比，除非系统资源耗尽，否则无界的队列不存在任务入队失败的情况。当有新任务到来，系统的线程小于corePoolSize时，则新建线程执行任务。当达到corePoolSize后，就不会继续增加。若后续仍有新的队列加入，而没有空闲的线程资源，则队列直接进入队列等待。若任务创建和处理的速度差异很大，无界队列会保持快速增长，直到耗尽系统内存。所以一般不建议使用无界队列，另外使用无界队列的时候，最大线程数，拒绝策略等都失去了意义

　　*阿里编译器建议线程池创建时最好能手动进行创建，给出理由：

　　　　newFixedThreadPoolExecutor和newSingleThreadPoolExecutor：主要问题是堆积请求的处理队列可能会消耗非常大的内存，甚至OOM　　　　 

　　　　newCachedThreadPoolExecutor和newScheduledThreadPoolExecutor：主要问题是线程数最大是Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至OOM