Java线程池相关

Posted 2021-04-06 胖虎不会写代码

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前言

线程是我们再熟悉不过的东西，平常也会经常用到。但最近在仔细研究《阿里巴巴Java开发手册》后，发现我在线程的使用上还是有些误区。网络上的不少文章和开源代码也是不规范的，于是在此做个总结。

创建与运行线程

创建与运行线程我们都很熟悉，这里就不废话了，无非就是继承 Thread类或实现 Runnable接口并重写 run方法，然后调用 start方法来启动线程。写成匿名类的方式如下：

 
   
   
 

  
    
    
  
new Thread(new Runnable()
  
    
    
  
{
  
    
    
  
    @Override
  
    
    
  
    public void run()
  
    
    
  
    {
  
    
    
  
        // 线程内容
  
    
    
  
    }
  
    
    
  
}).start();
 
   
   
 

但稍有常识的人都知道，这种野鸡线程写法在工程中是明令禁止的。这种写法在创建线程时会大量消耗系统资源，在性能上也非常慢。而且野鸡线程会造成代码混乱，降低可读性，难以维护。所以我们一般使用线程池来管理线程。

线程池

Executor是 Java里线程池的顶级接口， Executor提供了一些静态的工厂方法，生成四种常见的线程池：

• newCachedThreadPool 创建一个可缓存的线程池。会将线程重复利用，如无线程可用，则新建线程。并会回收长时间（60秒）未使用的线程，在执行多个短期异步程序时，这个线程池可以提高性能。此线程池的最大线程数量依赖于操作系统或JVM支持的最大线程数。

• newFixedThreadPool 创建一个可重用的定长线程池，每次提交任务都会新建线程直到数量限制，后面的线程会一直复用这些线程，如有线程异常结束，会马上新建线程补充。以无界队列方式运行，超出数量限制的线程会在队列中等待可用线程。

• newScheduledThreadPool 创建一个线程池，支持定时及周期性运行。

• newSingleThreadExecutor 创建一个只有单个工作线程的线程池，以无界队列方式运行，当工作线程出现异常，会新建线程替换。可保证顺序地执行各个任务。和 newFixedThreadPool(1)在运行上没有差别（网上很多文章都说有差别。但经我翻文档，实验，阅读源码后并没有发现运行机制的差别，网上的这些文章也都是互相复制的，作者本人都没有实验过，非常不负责）。

使用示例：

 
   
   
 

  
    
    
  
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
  
    
    
  
executorService.execute(new Runnable()
  
    
    
  
{
  
    
    
  
    @Override
  
    
    
  
    public void run()
  
    
    
  
    {
  
    
    
  
        // 线程内容
  
    
    
  
    }
  
    
    
  
});
 
   
   
 

只有 newScheduledThreadPool比较特殊：

 
   
   
 

  
    
    
  
ExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(100);
  
    
    
  
service.schedule(new Runnable()
  
    
    
  
{
  
    
    
  
    @Override
  
    
    
  
    public void run()
  
    
    
  
    {
  
    
    
  
        // 线程内容
  
    
    
  
    }
  
    
    
  
}, 10, 5, TimeUnit.SECONDS);
 
   
   
 

表示延迟10秒后每5秒执行一次，推荐使用 ScheduledExecutorService替代 Timer， ScheduledExecutorService功能更强大也更安全。

我以前也一直都是使用 Executors来创建线程池使用线程，但是！在《阿里巴巴Java开发手册》第一章第六节第四条中有如下规定：

【强制】线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样 的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。 

说明：Executors 返回的线程池对象的弊端如下： 

1）FixedThreadPool 和 SingleThreadPool: 允许的请求队列长度为 Integer.MAXVALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。 

2）CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool: 允许的创建线程数量为 Integer.MAXVALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM

所以，我们应该通过 ThreadPoolExecutor来实现自己的线程池。

ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor是线程池的真正实现，上面提到的四个线程池的创建方法内部也是通过 ThreadPoolExecutor设置参数来实现的。

构造方法

ThreadPoolExecutor有四个构造方法，分别是：

 
   
   
 

  
    
    
  
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
  
    
    
  
                          int maximumPoolSize,
  
    
    
  
                          long keepAliveTime,
  
    
    
  
                          TimeUnit unit,
  
    
    
  
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue)
 
   
   
 

 
   
   
 

  
    
    
  
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
  
    
    
  
                          int maximumPoolSize,
  
    
    
  
                          long keepAliveTime,
  
    
    
  
                          TimeUnit unit,
  
    
    
  
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
  
    
    
  
                          ThreadFactory threadFactory)
 
   
   
 

 
   
   
 

  
    
    
  
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
  
    
    
  
                          int maximumPoolSize,
  
    
    
  
                          long keepAliveTime,
  
    
    
  
                          TimeUnit unit,
  
    
    
  
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
  
    
    
  
                          RejectedExecutionHandler handler)
 
   
   
 

 
   
   
 

  
    
    
  
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
  
    
    
  
                          int maximumPoolSize,
  
    
    
  
                          long keepAliveTime,
  
    
    
  
                          TimeUnit unit,
  
    
    
  
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
  
    
    
  
                          ThreadFactory threadFactory,
  
    
    
  
                          RejectedExecutionHandler handler)
 
   
   
 

参数说明

• int corePoolSize 核心线程数量。会一直存活，这些线程即使在空闲状态，也会被保留在线程池中，除非设置了 allowCoreThreadTimeOut为 true。

• int maximumPoolSize 线程池中允许的最大线程数量，不允许小于 corePoolSize。

• long keepAliveTime 当线程数大于核心线程数时，这是非核心线程的闲置超时时间。

• TimeUnit unit keepAliveTime参数的时间单位，例如为 TimeUnit.SECONDS时，单位为秒。

• BlockingQueue<runnable> workqueue 在执行任务之前用于保留任务的队列。该队列将仅保存线程的 Runnable任务，常见有三种队列： SynchronousQueue， LinkedBlockingDeque和 ArrayBlockingQueue。

• ThreadFactory threadFactory 线程工厂，提供创建新线程的功能。《阿里巴巴Java开发手册》规定要使用带有这个参数的构造方法，来方便地管理线程。

• RejectedExecutionHandler handler 当到达线程池资源上限时，添加新线程会调用 RejectedExecutionHandler接口的 rejectedExecution方法

线程池规则

线程池的规则和 workQueue的类型有很大关系，当一个线程任务通过 execute添加到线程池时：

• 如果线程池中的线程数量 <= corePoolSize，则新建线程处理该任务。

• 如果线程池中的线程数量 > corePoolSize，<= maximumPoolSize时。

• 队列为 LinkedBlockingDeque，则放入队列排队。如果队列已满，则直接新建线程执行任务。

• 队列为 SynchronousQueue，则直接新建线程处理该任务，这些线程闲置时间超过 keepAliveTime后就会被销毁。

• 如果线程池中的线程数量 > corePoolSize和 maximumPoolSize。

• 队列为 LinkedBlockingDeque，如果队列没有大小限制，会将任务放进队列。也就是当队列 LinkedBlockingDeque并且没有大小限制时，最大线程数 maximumPoolSize是无效的。如果队列有大小限制，则交给 handler拒绝任务。

• 队列为 SynchronousQueue，会使用 handler拒绝任务。

参考资料

JDK8官方文档 

《阿里巴巴Java开发手册》