Java线程池

在项目中为了提高系统性能，并发处理任务，减少线程创建的高开销，一般会用到线程池，java线程池构造如下：

通过ThreadPoolExecutor创建

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;
    }

参数含义

  • corePoolSize： 线程池核心线程数最大值
  • maximumPoolSize： 线程池最大线程数大小
  • keepAliveTime： 线程池中非核心线程空闲的存活时间大小
  • unit： 线程空闲存活时间单位
  • workQueue： 存放任务的阻塞队列
  • threadFactory： 用于设置创建线程的工厂，可以给创建的线程设置有意义的名字，可方便排查问题。
  • handler： 线城池的饱和策略事件，主要有四种类型。

运行流程

  • 提交一个任务，线程池里存活的核心线程数小于线程数corePoolSize时，线程池会创建一个核心线程去处理提交的任务。
  • 如果线程池核心线程数已满，即线程数已经等于corePoolSize，一个新提交的任务，会被放进任务队列workQueue排队等待执行。
  • 当线程池里面存活的线程数已经等于corePoolSize了,并且任务队列workQueue也满，判断线程数是否达到maximumPoolSize，即最大线程数是否已满，如果没到达，创建一个非核心线程执行提交的任务。
  • 如果当前的线程数达到了maximumPoolSize，还有新的任务过来的话，直接采用拒绝策略处理。

工作队列

  • ArrayBlockingQueue：ArrayBlockingQueue（有界队列）是一个用数组实现的有界阻塞队列，按FIFO排序量。插入和删除数据，只采用了一个 lock，并发效率略低于LinkedBlockingQueue。

  • LinkedBlockingQueue：LinkedBlockingQueue（可设置容量队列）基于链表结构的阻塞队列，按FIFO排序任务，容量可以选择进行设置，不设置的话，将是一个无边界的阻塞队列，最大长度为Integer.MAX_VALUE，插入和删除分别采用了putLock和takeLock，这样可以降低线程由于无法获取到 lock 而进入 WAITING 状态的可能性，从而提高了线程并发执行的效率。吞吐量通常要高于ArrayBlockingQuene；newFixedThreadPool线程池使用了这个队列。

  • DelayQueue：DelayQueue（延迟队列）是一个任务定时周期的延迟执行的队列。根据指定的执行时间从小到大排序，否则根据插入到队列的先后排序。newScheduledThreadPool线程池使用了这个队列

  • PriorityBlockingQueue：PriorityBlockingQueue（优先级队列）是具有优先级的无界阻塞队列；

  • SynchronousQueue：SynchronousQueue（同步队列）一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到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，newCachedThreadPool线程池使用了这个队列。

拒绝策略

  • AbortPolicy：中止策略，线程池默认的拒绝策略，也是我们最常用的拒绝策略。当线程池满载的时候，丢弃任务，并抛出RejectedExecutionException 异常信息。

  • DiscardPolicy：丢弃策略，一般我们都不会选择它，因为它直接就把任务丢弃掉了，我们毫无感知。如果任务不重要，丢弃掉也没有没关系，就可以使用它。

  • DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列 workQueue 中最老的一个任务，并将新任务加入

  • CallerRunsPolicy：交给线程池调用所在的线程进行处理。

通过Executors创建

  • newFixedThreadPool：固定数目线程的线程池，核心线程数和最大线程数大小一样，没有所谓的非空闲时间，即keepAliveTime为0，阻塞队列为无界队列LinkedBlockingQueue。newFixedThreadPool使用了无界的阻塞队列LinkedBlockingQueue，如果线程获取一个任务后，任务的执行时间比较长(比如，上面demo设置了10秒)，会导致队列的任务越积越多，导致机器内存使用不停飙升， 最终导致OOM。FixedThreadPool 适用于处理CPU密集型的任务，确保CPU在长期被工作线程使用的情况下，尽可能的少的分配线程，即适用执行长期的任务。

  • newCachedThreadPool：可缓存线程的线程池，核心线程数为0，最大线程数为Integer.MAX_VALUE，阻塞队列是SynchronousQueue，非核心线程空闲存活时间为60秒。当提交任务的速度大于处理任务的速度时，每次提交一个任务，就必然会创建一个线程。极端情况下会创建过多的线程，耗尽 CPU 和内存资源。由于空闲 60 秒的线程会被终止，长时间保持空闲的 CachedThreadPool 不会占用任何资源。

  • newSingleThreadExecutor：单线程的线程池，核心线程数为1，最大线程数也为1，阻塞队列是LinkedBlockingQueue，keepAliveTime为0，适用于串行执行任务的场景，一个任务一个任务地执行。

  • newScheduledThreadPool：定时及周期执行的线程池，最大线程数为Integer.MAX_VALUE，阻塞队列是DelayedWorkQueue，keepAliveTime为0，scheduleAtFixedRate() ：按某种速率周期执行，scheduleWithFixedDelay()：在某个延迟后执行。适用于周期性执行任务的场景，需要限制线程数量的场景。

  • newWorkStealingPool(java8新增)：基于ForkJoinPool，使用所有可用处理器作为目标并行度，创建一个窃取线程的池。如果一个线程完成了工作并且无事可做，则可以从另一线程的队列中”窃取”工作，适合于大型计算递归任务。