一篇能够帮你理清线程池的文章

Posted 2021-04-06 郭霖

/   今日科技快讯   /

近日，据消息人士透露称华为已召集两家韩国芯片制造商在华子公司的高级官员，要求后者稳定供应存储芯片。华为是三星和SK海力士的五个最大客户之一，每年花费约10万亿韩元（合81亿美元）从韩国公司购买DRAM和NAND闪存芯片。

/   作者简介   /

本篇文章转载自爱撸铁的攻城狮的博客，分享了他对线程池的理解，相信会对大家有所帮助！

原文地址：

https://juejin.im/post/5a743c526fb9a063557d7eba

/   什么是线程池   /

线程池，顾名思义就是装线程的池子。其用途是为了帮我们重复管理线程，避免创建大量的线程增加开销，提高响应速度。

/   为什么要用线程池   /

作为一个严谨的攻城狮，不会希望别人看到我们的代码就开始吐槽，new Thread().start()会让代码看起来混乱臃肿，并且不好管理和维护，那么我们就需要用到了线程池。

在编程中经常会使用线程来异步处理任务，但是每个线程的创建和销毁都需要一定的开销。如果每次执行一个任务都需要开一个新线程去执行，则这些线程的创建和销毁将消耗大量的资源；并且线程都是“各自为政”的，很难对其进行控制，更何况有一堆的线程在执行。线程池为我们做的，就是线程创建之后为我们保留，当我们需要的时候直接拿来用，省去了重复创建销毁的过程。

/   线程池的处理逻辑   /

线程池ThreadPoolExecutor构造函数

  
    
    
  

   
     
     
   //五个参数的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue)

//六个参数的构造函数-1
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory)

//六个参数的构造函数-2
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          RejectedExecutionHandler handler)

//七个参数的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) 
  
    
    
  

虽然参数多，只是看着吓人，其实很好理解，下面会一一解答。我们拿最多参数的来说：

corePoolSize -> 该线程池中核心线程数最大值

核心线程：在创建完线程池之后，核心线程先不创建，在接到任务之后创建核心线程。并且会一直存在于线程池中（即使这个线程啥都不干），有任务要执行时，如果核心线程没有被占用，会优先用核心线程执行任务。数量一般情况下设置为CPU核数的二倍即可。

maximumPoolSize -> 该线程池中线程总数最大值

线程总数=核心线程数+非核心线程数。

非核心线程：简单理解，即核心线程都被占用，但还有任务要做，就创建非核心线程。

keepAliveTime -> 非核心线程闲置超时时长

这个参数可以理解为，任务少，但池中线程多，非核心线程不能白养着，超过这个时间不工作的就会被干掉，但是核心线程会保留。

TimeUnit -> keepAliveTime的单位

TimeUnit是一个枚举类型，其包括：

• NANOSECONDS：1微毫秒 = 1微秒 / 1000
• MICROSECONDS：1微秒 = 1毫秒 / 1000
• MILLISECONDS：1毫秒 = 1秒 /1000
• SECONDS：秒
• MINUTES：分
• HOURS：小时
• DAYS：天

BlockingQueue workQueue -> 线程池中的任务队列

默认情况下，任务进来之后先分配给核心线程执行，核心线程如果都被占用，并不会立刻开启非核心线程执行任务，而是将任务插入任务队列等待执行，核心线程会从任务队列取任务来执行，任务队列可以设置最大值，一旦插入的任务足够多，达到最大值，才会创建非核心线程执行任务。

常见的workQueue有四种：

SynchronousQueue：这个队列接收到任务的时候，会直接提交给线程处理，而不保留它，如果所有线程都在工作怎么办？那就新建一个线程来处理这个任务！所以为了保证不出现<线程数达到了maximumPoolSize而不能新建线程>的错误，使用这个类型队列的时候，maximumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE，即无限大。

LinkedBlockingQueue：这个队列接收到任务的时候，如果当前已经创建的核心线程数小于线程池的核心线程数上限，则新建线程(核心线程)处理任务；如果当前已经创建的核心线程数等于核心线程数上限，则进入队列等待。由于这个队列没有最大值限制，即所有超过核心线程数的任务都将被添加到队列中，这也就导致了maximumPoolSize的设定失效，因为总线程数永远不会超过corePoolSize

ArrayBlockingQueue：可以限定队列的长度，接收到任务的时候，如果没有达到corePoolSize的值，则新建线程(核心线程)执行任务，如果达到了，则入队等候，如果队列已满，则新建线程(非核心线程)执行任务，又如果总线程数到了maximumPoolSize，并且队列也满了，则发生错误，或是执行实现定义好的饱和策略。

DelayQueue：队列内元素必须实现Delayed接口，这就意味着你传进去的任务必须先实现Delayed接口。这个队列接收到任务时，首先先入队，只有达到了指定的延时时间，才会执行任务。

ThreadFactory threadFactory -> 创建线程的工厂

可以用线程工厂给每个创建出来的线程设置名字。一般情况下无须设置该参数。

RejectedExecutionHandler handler -> 饱和策略

这是当任务队列和线程池都满了时所采取的应对策略，默认是AbordPolicy， 表示无法处理新任务，并抛出 RejectedExecutionException 异常。此外还有3种策略，它们分别如下。

1. CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来处理任务。此策略提供简单的反馈控制机制，能够减缓新任务的提交速度。
2. DiscardPolicy：不能执行的任务，并将该任务删除。
3. DiscardOldestPolicy：丢弃队列最近的任务，并执行当前的任务。

别晕，接下来上图，相信结合图你能大彻大悟~

/   如何使用线程池   /

说了半天原理，接下来就要用了，java为我们提供了4种线程池FixedThreadPool、CachedThreadPool、SingleThreadExecutor、ScheduledThreadPool，几乎可以满足我们大部分的需要了：

FixedThreadPool

可重用固定线程数的线程池，超出的线程会在队列中等待，在Executors类中我们可以找到创建方式：

  
    
    
  

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

  
    
    
  

FixedThreadPool的corePoolSize和maximumPoolSize都设置为参数nThreads，也就是只有固定数量的核心线程，不存在非核心线程。keepAliveTime为0L表示多余的线程立刻终止，因为不会产生多余的线程，所以这个参数是无效的。FixedThreadPool的任务队列采用的是LinkedBlockingQueue。

创建线程池的方法，在我们的程序中只需要，后面其他种类的同理：

  
    
    
  

   
     
     
   public static void main(String[] args) {
        // 参数是要线程池的线程最大值
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
}

  
    
    
  

CachedThreadPool

CachedThreadPool是一个根据需要创建线程的线程池。

  
    
    
  

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

  
    
    
  

CachedThreadPool的corePoolSize是0，maximumPoolSize是Int的最大值，也就是说CachedThreadPool没有核心线程，全部都是非核心线程，并且没有上限。keepAliveTime是60秒，就是说空闲线程等待新任务60秒，超时则销毁。此处用到的队列是阻塞队列SynchronousQueue,这个队列没有缓冲区，所以其中最多只能存在一个元素,有新的任务则阻塞等待。

SingleThreadExecutor

SingleThreadExecutor是使用单个线程工作的线程池。其创建源码如下：

  
    
    
  

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

  
    
    
  

我们可以看到总线程数和核心线程数都是1，所以就只有一个核心线程。该线程池才用链表阻塞队列LinkedBlockingQueue，先进先出原则，所以保证了任务的按顺序逐一进行。

ScheduledThreadPool

ScheduledThreadPool是一个能实现定时和周期性任务的线程池，它的创建源码如下：

  
    
    
  

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

  
    
    
  

这里创建了ScheduledThreadPoolExecutor，继承自ThreadPoolExecutor，主要用于定时延时或者定期处理任务。ScheduledThreadPoolExecutor的构造如下：

  

  
    
    
  

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

  
    
    
  

可以看出corePoolSize是传进来的固定值，maximumPoolSize无限大，因为采用的队列DelayedWorkQueue是无解的，所以maximumPoolSize参数无效。该线程池执行如下：

当执行scheduleAtFixedRate或者scheduleWithFixedDelay方法时，会向DelayedWorkQueue添加一个实现RunnableScheduledFuture接口的ScheduledFutureTask(任务的包装类)，并会检查运行的线程是否达到corePoolSize。如果没有则新建线程并启动ScheduledFutureTask，然后去执行任务。

如果运行的线程达到了corePoolSize时，则将任务添加到DelayedWorkQueue中。DelayedWorkQueue会将任务进行排序，先要执行的任务会放在队列的前面。在跟此前介绍的线程池不同的是，当执行完任务后，会将ScheduledFutureTask中的time变量改为下次要执行的时间并放回到DelayedWorkQueue中。

/   如何合理配置线程池的大小   /

一般需要根据任务的类型来配置线程池大小：

如果是CPU密集型任务，就需要尽量压榨CPU，参考值可以设为 NCPU+1；如果是IO密集型任务，参考值可以设置为2*NCPU。当然，这只是一个参考值，具体的设置还需要根据实际情况进行调整，比如可以先将线程池大小设置为参考值，再观察任务运行情况和系统负载、资源利用率来进行适当调整。

/   结语   /

java为我们提供的线程池就介绍到这了，墙裂建议大家还是动手去敲一敲，毕竟实践过心里才有底。

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