java 线程池 ThreadPoolExecutor

Wesley13
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一、简介

线程池类为 Java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor,常用构造方法为:

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,

long keepAliveTime, TimeUnit unit,

BlockingQueue workQueue,

RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize: 线程池维护线程的最少数量

maximumPoolSize:线程池维护线程的最大数量

keepAliveTime: 线程池维护线程所允许的空闲时间

unit: 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位

workQueue: 线程池所使用的缓冲队列

handler: 线程池对拒绝任务的处理策略

一个任务通过 execute(Runnable)方法被添加到线程池,任务就是一个 Runnable类型的对象,任务的执行方法就是Runnable类型对象的run()方法。

先看一副图,描述了ThreadPoolExecutor的工作机制: 

java 线程池 ThreadPoolExecutor

整个ThreadPoolExecutor的任务处理有4步操作:

  • 第一步,初始的poolSize < corePoolSize,提交的runnable任务,会直接做为new一个Thread的参数,立马执行
  • 第二步,当提交的任务数超过了corePoolSize,就进入了第二步操作。会将当前的runable提交到一个block queue中
  • 第三步,如果block queue是个有界队列,当队列满了之后就进入了第三步。如果poolSize < maximumPoolsize时,会尝试new 一个Thread的进行救急处理,立马执行对应的runnable任务
  • 第四步,如果第三步救急方案也无法处理了,就会走到第四步执行reject操作。

几点说明:(相信这些网上一搜一大把,我这里简单介绍下,为后面做一下铺垫)

  • block queue有以下几种实现:
    1. ArrayBlockingQueue :  有界的数组队列
    2. LinkedBlockingQueue : 可支持有界/无界的队列,使用链表实现
    3. PriorityBlockingQueue : 优先队列,可以针对任务排序
    4. SynchronousQueue : 队列长度为1的队列,和Array有点区别就是:client thread提交到block queue会是一个阻塞过程,直到有一个worker thread连接上来poll task。
  • RejectExecutionHandler是针对任务无法处理时的一些自保护处理:
    1. Reject 直接抛出Reject exception
    2. Discard 直接忽略该runnable,不可取
    3. DiscardOldest 丢弃最早入队列的的任务
    4. CallsRun 直接让原先的client thread做为worker线程,进行执行

容易被人忽略的点:

1.  pool threads启动后,以后的任务获取都会通过block queue中,获取堆积的runnable task.

所以建议: block size >= corePoolSize ,不然线程池就没任何意义

2.  corePoolSize 和 maximumPoolSize的区别, 和大家正常理解的数据库连接池不太一样。

  *  据dbcp pool为例,会有minIdle , maxActive配置。minIdle代表是常驻内存中的threads数量,maxActive代表是工作的最大线程数。

  *  这里的corePoolSize就是连接池的maxActive的概念,它没有minIdle的概念(每个线程可以设置keepAliveTime,超过多少时间多有任务后销毁线程,但不会固定保持一定数量的threads)。 

  * 这里的maximumPoolSize,是一种救急措施的第一层。当threadPoolExecutor的工作threads存在满负荷,并且block queue队列也满了,这时代表接近崩溃边缘。这时允许临时起一批threads,用来处理runnable,处理完后立马退出。

所以建议:  maximumPoolSize >= corePoolSize =期望的最大线程数。 (我曾经配置了corePoolSize=1, maximumPoolSize=20, blockqueue为无界队列,最后就成了单线程工作的pool。典型的配置错误)

3. 善用blockqueue和reject组合. 这里要重点推荐下CallsRun的Rejected Handler,从字面意思就是让调用者自己来运行。

我们经常会在线上使用一些线程池做异步处理,比如我前面做的**(业务层)异步并行加载技术分析和设计,** 将原本串行的请求都变为了并行操作,但过多的并行会增加系统的负载(比如软中断,上下文切换)。所以肯定需要对线程池做一个size限制。但是为了引入异步操作后,避免因在block queue的等待时间过长,所以需要在队列满的时,执行一个callsRun的策略,并行的操作又转为一个串行处理,这样就可以保证尽量少的延迟影响。

所以建议:  RejectExecutionHandler = CallsRun ,  blockqueue size = 2 * poolSize (为啥是2倍poolSize,主要一个考虑就是瞬间高峰处理,允许一个thread等待一个runnable任务)

当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时:

l  如果此时线程池中的数量小于corePoolSize,即使线程池中的线程都处于空闲状态,也要创建新的线程来处理被添加的任务。

l  如果此时线程池中的数量等于 corePoolSize,但是缓冲队列 workQueue未满,那么任务被放入缓冲队列。

l  如果此时线程池中的数量大于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量小于maximumPoolSize,建新的线程来处理被添加的任务。

l  如果此时线程池中的数量大于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量等于maximumPoolSize,那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。也就是:处理任务的优先级为:核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize,如果三者都满了,使用handler处理被拒绝的任务。

l  当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时,如果某线程空闲时间超过keepAliveTime,线程将被终止。这样,线程池可以动态的调整池中的线程数。

unit可选的参数为java.util.concurrent.TimeUnit中的几个静态属性:

NANOSECONDS、

MICROSECONDS、

MILLISECONDS、

SECONDS。

workQueue常用的是:java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue

handler有四个选择:

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()

抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()

当抛出RejectedExecutionException异常时,会调用rejectedExecution方法

(如果主线程没有关闭,则主线程调用run方法,源码如下

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            if (!e.isShutdown()) {
                r.run();
            }
        }

)

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()

抛弃旧的任务

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()

抛弃当前的任务

二、相关参考

一个 ExecutorService,它使用可能的几个池线程之一执行每个提交的任务,通常使用 Executors 工厂方法配置。

线程池可以解决两个不同问题:由于减少了每个任务调用的开销,它们通常可以在执行大量异步任务时提供增强的性能,并且还可以提供绑定和管理资源(包括执行集合任务时使用的线程)的方法。每个ThreadPoolExecutor 还维护着一些基本的统计数据,如完成的任务数。

为了便于跨大量上下文使用,此类提供了很多可调整的参数和扩展挂钩。但是,强烈建议程序员使用较为方便的 Executors 工厂方法 Executors.newCachedThreadPool()(无界线程池,可以进行自动线程回收)、Executors.newFixedThreadPool(int)(固定大小线程池)和 Executors.newSingleThreadExecutor()(单个后台线程),它们均为大多数使用场景预定义了设置。否则,在手动配置和调整此类时,使用以下指导:

核心和最大池大小

ThreadPoolExecutor 将根据 corePoolSize(参见 getCorePoolSize())和 maximumPoolSize(参见getMaximumPoolSize())设置的边界自动调整池大小。当新任务在方法 execute(java.lang.Runnable) 中提交时,如果运行的线程少于 corePoolSize,则创建新线程来处理请求,即使其他辅助线程是空闲的。如果运行的线程多于corePoolSize 而少于 maximumPoolSize,则仅当队列满时才创建新线程。如果设置的 corePoolSize 和 maximumPoolSize相同,则创建了固定大小的线程池。如果将 maximumPoolSize 设置为基本的无界值(如 Integer.MAX_VALUE),则允许池适应任意数量的并发任务。在大多数情况下,核心和最大池大小仅基于构造来设置,不过也可以使用setCorePoolSize(int) 和 setMaximumPoolSize(int) 进行动态更改

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