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Java线程池核心参数 浅谈Java线程池的7大核心参数

你走吧起风了__   2021-05-13 我要评论
想了解浅谈Java线程池的7大核心参数的相关内容吗,你走吧起风了__在本文为您仔细讲解Java线程池核心参数的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:Java线程池核心参数,java线程池,下面大家一起来学习吧。

前言

java中经常需要用到多线程来处理一些业务,我不建议单纯使用继承Thread或者实现Runnable接口的方式来创建线程,那样势必有创建及销毁线程耗费资源、线程上下文切换问题。

同时创建过多的线程也可能引发资源耗尽的风险,这个时候引入线程池比较合理,方便线程任务的管理。

java中涉及到线程池的相关类均在jdk1.5开始的java.util.concurrent包中,涉及到的几个核心类及接口包括:

Executor、Executors、ExecutorService、ThreadPoolExecutor、FutureTask、Callable、Runnable等。

一、线程池的创建及重要参数

线程池可以自动创建也可以手动创建,自动创建体现在Executors工具类中,常见的可以创建newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadExecutor、newScheduledThreadPool;

手动创建体现在可以灵活设置线程池的各个参数,体现在代码中即ThreadPoolExecutor类构造器上各个实参的不同:

 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int var0) {
        return new ThreadPoolExecutor(var0, var0, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue());
  }
	
  public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new Executors.FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()));
  }
 
  public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, 2147483647, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue());
  }
 
  public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int var0) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(var0);
  }

(重点)

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

二、ThreadPoolExecutor中重要的几个参数详解

  •  corePoolSize:核心线程数,也是线程池中常驻的线程数,线程池初始化时默认是没有线程的,当任务来临时才开始创建线程去执行任务
  • maximumPoolSize:最大线程数,在核心线程数的基础上可能会额外增加一些非核心线程,需要注意的是只有当workQueue队列填满时才会创建多于corePoolSize的线程(线程池总线程数不超过maxPoolSize)
  • keepAliveTime:非核心线程的空闲时间超过keepAliveTime就会被自动终止回收掉,注意当corePoolSize=maxPoolSize时,keepAliveTime参数也就不起作用了(因为不存在非核心线程);
  • unit:keepAliveTime的时间单位
  • workQueue:用于保存任务的队列,可以为无界、有界、同步移交三种队列类型之一,当池子里的工作线程数大于corePoolSize时,这时新进来的任务会被放到队列中
  • threadFactory:创建线程的工厂类,默认使用Executors.defaultThreadFactory(),也可以使用guava库的ThreadFactoryBuilder来创建
  • handler:线程池无法继续接收任务(队列已满且线程数达到maximunPoolSize)时的饱和策略,取值有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardOldestPolicy、DiscardPolicy

 线程池中的线程创建流程图:

(基于<Java并发编程的艺术>一书)

举个例子:

现有一个线程池,corePoolSize=10,maxPoolSize=20,队列长度为100,那么当任务过来会先创建10个核心线程数,接下来进来的任务会进入到队列中直到队列满了,会创建额外的线程来执行任务(最多20个线程),这个时候如果再来任务就会执行拒绝策略。

三、workQueue队列(阻塞队列)

SynchronousQueue(同步移交队列):队列不作为任务的缓冲方式,可以简单理解为队列长度为零LinkedBlockingQueue(无界队列):队列长度不受限制,当请求越来越多时(任务处理速度跟不上任务处理速度造成请求堆积)可能导致内存占用过多或OOMArrayBlockintQueue(有界队列):队列长度受限,当队列满了就需要创建多余的线程来执行任务

四、常见的几种自动创建线程池方式

自动创建线程池的几种方式都封装在Executors工具类中:


newFixedThreadPool:使用的构造方式为new ThreadPoolExecutor(var0, var0, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()),设置了corePoolSize=maxPoolSize,keepAliveTime=0(此时该参数没作用),无界队列,任务可以无限放入,当请求过多时(任务处理速度跟不上任务提交速度造成请求堆积)可能导致占用过多内存或直接导致OOM异常
newSingleThreadExector:使用的构造方式为new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue(), var0),基本同newFixedThreadPool,但是将线程数设置为了1,单线程,弊端和newFixedThreadPool一致


newCachedThreadPool: 使用的构造方式为new ThreadPoolExecutor(0, 2147483647, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue()),corePoolSize=0,maxPoolSize为很大的数,同步移交队列,也就是说不维护常驻线程(核心线程),每次来请求直接创建新线程来处理任务,也不使用队列缓冲,会自动回收多余线程,由于将maxPoolSize设置成Integer.MAX_VALUE,当请求很多时就可能创建过多的线程,导致资源耗尽OOM


newScheduledThreadPool:使用的构造方式为new ThreadPoolExecutor(var1, 2147483647, 0L, TimeUnit.NANOSECONDS, new ScheduledThreadPoolExecutor.DelayedWorkQueue()),支持定时周期性执行,注意一下使用的是延迟队列,弊端同newCachedThreadPool一致

所以根据上面分析我们可以看到,FixedThreadPool和SigleThreadExecutor中之所以用LinkedBlockingQueue无界队列,是因为设置了corePoolSize=maxPoolSize,线程数无法动态扩展,于是就设置了无界阻塞队列来应对不可知的任务量;而CachedThreadPool则使用的是SynchronousQueue同步移交队列,为什么使用这个队列呢?

因为CachedThreadPool设置了corePoolSize=0,maxPoolSize=Integer.MAX_VALUE,来一个任务就创建一个线程来执行任务,用不到队列来存储任务;SchduledThreadPool用的是延迟队列DelayedWorkQueue。在实际项目开发中也是推荐使用手动创建线程池的方式,而不用默认方式。

关于这点在《阿里巴巴开发规范》中是这样描述的:

handler拒绝策略

  • AbortPolicy:中断抛出异常
  • DiscardPolicy:默默丢弃任务,不进行任何通知
  • DiscardOldestPolicy:丢弃掉在队列中存在时间最久的任务
  • CallerRunsPolicy:让提交任务的线程去执行任务(对比前三种比较友好一丢丢

关闭线程池

  • shutdownNow():立即关闭线程池(暴力),正在执行中的及队列中的任务会被中断,同时该方法会返回被中断的队列中的任务列表
  • shutdown():平滑关闭线程池,正在执行中的及队列中的任务能执行完成,后续进来的任务会被执行拒绝策略i
  • sTerminated():当正在执行的任务及对列中的任务全部都执行(清空)完就会返回true。

五、线程池实现线程复用的原理

   1.线程池里执行的是任务,核心逻辑在ThreadPoolExecutor类的execute方法中,同时ThreadPoolExecutor中维护了HashSet<Worker> workers;
    2.addWorker()方法来创建线程执行任务,如果是核心线程的任务,会赋值给Worker的firstTask属性;
    3.Worker实现了Runnable,本质上也是任务,核心在run()方法里;
    4.run()方法的执行核心runWorker(),自旋拿任务while (task != null || (task = getTask()) != null)),task是核心线程Worker的firstTask或者getTask();
    5.getTask()的核心逻辑:
            1.若当前工作线程数量大于核心线程数->说明此线程是非核心工作线程,通过poll()拿任务,未拿到任务即getTask()返回null,然后会在processWorkerExit(w, completedAbruptly)方法释放掉这个非核心工作线程的引用;
            2.若当前工作线程数量小于核心线程数->说明此时线程是核心工作线程,通过take()拿任务
            3.take()方式取任务,如果队列中没有任务了会调用await()阻塞当前线程,直到新任务到来,所以核心工作线程不会被回收; 当执行execute方法里的workQueue.offer(command)时会调用Condition.singal()方法唤醒一个之前阻塞的线程,这样核心线程即可复用
 

六、手动创建线程池(推荐)

那么上面说了使用Executors工具类创建的线程池有隐患,那如何使用才能避免这个隐患呢?对症下药,建立自己的线程工厂类,灵活设置关键参数:

//这里默认拒绝策略为AbortPolicy
private static ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(10,10,60L, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue(10));

使用guava包中的ThreadFactoryBuilder工厂类来构造线程池:

private static ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().build();
 
private static ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

通过guava的ThreadFactory工厂类还可以指定线程组名称,这对于后期定位错误时也是很有帮助的

ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("thread-pool-d%").build();

七、Springboot中使用线程池

springboot可以说是非常流行了,下面说说如何在springboot中优雅的使用线程池

/**
 * @ClassName ThreadPoolConfig
 * @Description 配置类中构建线程池实例,方便调用
 * @Author ww
 * @Date 2021/5/11
 * Version  1.0
 */
@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
    @Bean(value = "threadPoolInstance")
    public ExecutorService createThreadPoolInstance() {
        //通过guava类库的ThreadFactoryBuilder来实现线程工厂类并设置线程名称
        ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("thread-pool-%d").build();
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 16, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(100), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        return threadPool;
    }
}
/**
 * @ClassName ThreadPoolConfig
 * @Description 配置类中构建线程池实例,方便调用
 * @Author ww
 * @Date 2021/5/11
 * Version  1.0
 */
@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
    @Bean(value = "threadPoolInstance")
    public ExecutorService createThreadPoolInstance() {
        //通过guava类库的ThreadFactoryBuilder来实现线程工厂类并设置线程名称
        ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("thread-pool-%d").build();
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 16, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(100), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        return threadPool;
    }
}

其它相关

在ThreadPoolExecutor类中有两个比较重要的方法引起了我的注意:beforeExecute和afterExecute

 protected void beforeExecute(Thread var1, Runnable var2) {
 }
 
 protected void afterExecute(Runnable var1, Throwable var2) {
 }

这两个方法是protected修饰的,很显然是留给开发人员去重写方法体实现自己的业务逻辑,非常适合做钩子函数,在任务run方法的前后增加业务逻辑,比如添加日志、统计等。

这个和我们springmvc中拦截器的preHandle和afterCompletion方法很类似,都是对方法进行环绕,类似于spring的AOP。


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