Java线程池--ThreadPoolExecutor

Posted 2020-07-28 异想天开

一、线程池的处理流程

 向线程池提交一个任务后，它的主要处理流程如下图所示：

一个线程从被提交（submit）到执行共经历以下流程:

• 线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务，如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下一个流程;
• 线程池判断工作队列是否已满。如果工作队列没有满，则将新提交的任务储存在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下一个流程;
• 线程池判断其内部线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

线程池在执行excute方法时，主要有以下四种情况:

1、如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（需要获得全局锁）；

2、如果运行的线程等于或多于corePoolSize ,则将任务加入BlockingQueue；

3、如果无法将任务加入BlockingQueue(队列已满并且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize)，则创建新的线程来处理任务（需要获得全局锁）

4、如果创建新线程将使当前运行的线程超出maxiumPoolSize（队列已满并且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize），任务将被拒绝，并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法(线程池会抛出异常，告诉调用者"我不能再接受任务了");

线程池采取上述的流程进行设计是为了减少获取全局锁的次数。在线程池完成预热（当前运行的线程数大于或等于corePoolSize）之后，几乎所有的excute方法调用都执行步骤2;

5、当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行；

6、当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小

举例说明：并不是先加入任务就一定会先执行。

    假设队列大小为 10，corePoolSize 为 3，maximumPoolSize 为 6，那么当加入 20 个任务时，执行的顺序就是这样的：首先执行任务 1、2、3，然后任务 4~13 被放入队列。这时候队列满了，任务 14、15、16 会被马上执行，而任务 17~20 则会抛出异常。最终顺序是：1、2、3、14、15、16、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13。

排队

所有BlockingQueue 都可用于传输和保持提交的任务。可以使用此队列与池大小进行交互：

• 如果运行的线程少于 corePoolSize，则 Executor 始终首选添加新的线程，而不进行排队;
• 如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则 Executor 始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程;
• 如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，除非创建此线程超出 maximumPoolSize，在这种情况下，任务将被拒绝

排队有三种通用策略：

1、直接提交

     工作队列的默认选项是 SynchronousQueue,它将任务直接提交给线程而不保持它们。在此，如果不存在可用于立即运行任务的线程，则试图把任务加入队列将失败，因此会构造一个新的线程。此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求集时出现锁。直接提交通常要求无界 maximumPoolSizes 以避免拒绝新提交的任务。当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。

2、无界队列

    使用无界队列（例如，不具有预定义容量的LinkedBlockingQueue)将导致在所有 corePoolSize 线程都忙时新任务在队列中等待。这样，创建的线程就不会超过 corePoolSize（因此，maximumPoolSize 的值也就无效了）.当每个任务完全独立于其他任务，即任务执行互不影响时，适合于使用无界队列；例如，在 Web 页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请求，当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。

3、有界队列

    当使用有限的 maximumPoolSizes 时，有界队列（如ArrayBlockingQueue)有助于防止资源耗尽，但是可能较难调整和控制。队列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型队列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系统资源和上下文切换开销，但是可能导致人工降低吞吐量。如果任务频繁阻塞（例如，如果它们是 I/O 边界），则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间。使用小型队列通常要求较大的池大小，CPU 使用率较高，但是可能遇到不可接受的调度开销，这样也会降低吞吐量

4、被拒绝的任务

     当 Executor 已经关闭，并且 Executor 将有限边界用于最大线程和工作队列容量，且已经饱和时，在方法execute(java.lang.Runnable)中提交的新任务将被拒绝。在以上两种情况下execute方法都将调用其RejectedExecutionHandler的RejectedExecutionHandler.rejectedExecution(java.lang.Runnable,java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor) 方法。下面提供了四种预定义的处理程序策略：

• 在默认的 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy中，处理程序遭到拒绝将抛出运行时RejectedExecutionException;
• 在 ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy中，线程调用运行该任务的execute本身。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;
• 在ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 中，不能执行的任务将被删除;
• 在 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy中，如果执行程序尚未关闭，则位于工作队列头部的任务将被删除，然后重试执行程序（如果再次失败，则重复此过程）

参见：http://blog.csdn.net/longeremmy/article/details/8231184

           http://blog.csdn.net/shixing_11/article/details/7109471

           http://blog.csdn.net/linghu_java/article/details/17123057