ThreadPoolExecutor 深入解析 - 正确创建线程池的方式 - 《Java 笔记》

Executor是不建议的
强制使用ThreadPoolExecutor

Java 线程池
在遇到一些单线程处理很慢的场景，往往会采用多线程的方式进行处理，从而缩短处理时间提升性能。
往往这个时候就会想到 Java 中JUC 包中提供的线程池创建方法，如下所示，通过 JDK 自带的 Executors 类中的几个静态方法，创建需要的线程池，再通过 ExecutorService 的带返回值的 submit() 或者不带返回值的 execute() 方式来异步处理业务逻辑。

ExecutorService executorService0 = Executors.newFixedThreadPool(10);
ExecutorService executorService1 = Executors.newSingleThreadExecutor();
ExecutorService executorService2 = Executors.newCachedThreadPool();
Future<?> submit = executorService0.submit(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
    }
});
executorService.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
    }
});

代码写到了这里，普通程序员都觉得应该已经结束了，剩下的就交给线程池就好了，不过稍微优秀一点的程序员会觉得有点不妥，知道应该再根据业务逻辑情况以及服务器的配置，进行线程数的配置，设置合理的线程数。比如这里设置的是 10，可以根据自身的情况进行相应的配置。
大部分程序员到这一步就真的觉得应该结束了，该设置的也设置了，接下来就让线程池按照配置好好运行，一切都很完美。
然后事情并没有想象的那么美好，有时候发现在高峰期的时候，偶尔会 OOM 内存溢出的情况，那为什么这个逻辑会出现 OOM 呢？

Executor是不建议的

只要看过线程池源码的同学都知道，Executors类提供了各种类型的线程池，经常使用的工厂方法有：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
public static ExecutorService newCachedThreadPool()
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor()
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

不管是 Executors.newFixedThreadPool() ，Executors.newSingleThreadExecutor() 还是 Executors.newCachedThreadPool()，底层的实现都是通过构造 ThreadPoolExecutor 这个类来实现了，不同的地方只是具体参数的不同而已。如下所示
单个线程: Executors.newSingleThreadExecutor();

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    returnnew FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

缓存线程：Executors.newCachedThreadPool();

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    returnnew ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                 60L, TimeUnit.SECONDS,
                                 new SynchronousQueue<Runnable>());
}

固定线程Executors.newFixedThreadPool(2);

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    returnnew ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                 new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

定时线程: Executors.newScheduledThreadPool(3);（父类中）

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

通过这几个静态方法对应的构造实现，可以发现 newSingleThreadExecutor() 和 newFixedThreadPool()中的消息队列的长度为 Integer.MAX_VALUE，而 newCachedThreadPool() 方法允许创建的最大线程数为 Integer.MAX_VALUE。
这些固定的静态方法的默认配置有很大的问题！
队列长度太长在高峰期的时候会堆积大量的请求，从而产生 OOM，而创建大量的线程也是一个道理，会把服务器的资源消耗殆尽，从而也产生 OOM！
书写一段很简单的测试代码：

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
    }
}

当用阿里巴巴的P3C检查代码时，会被教育的！！！！
正确创建线程池的方式 - 图1
阿里规约是不允许这么创建线程池的，上面的警告写的很明确“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。”

强制使用`ThreadPoolExecutor`

使用ThreadPoolExecutor创建线程池：

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService es = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10), Executors.defaultThreadFactory(),
                                                    new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());
    }
}

此时，再用P3C检查代码，终于没有报错了。
还是有必要从JDK源码的层面深挖一下其中的原理。
首先是静态方法newSingleThreadExecutor()、newFixedThreadPool(int nThreads)、newCachedThreadPool()。来看一下其源码实现（基于JDK8）。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

通过查看源码可以知道上述三种静态方法的内部实现均使用了ThreadPoolExecutor类。难怪阿里建议通过ThreadPoolExecutor的方式实现，原来Executors类的静态方法也是用的它，只不过配了一些参数而已。
第二是ThreadPoolExecutor类的构造方法。既然现在要直接使用ThreadPoolExecutor类了，那么其中的初始化参数就要自己配了，了解其构造方法势在必行。
ThreadPoolExecutor类一共有四个构造方法，只需要了解之中的一个就可以了，因为其他三种构造方法只是配置了一些默认参数，最后还是调用了它。

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

其中的参数含义是：

corePoolSize：线程池中的线程数量；
maximumPoolSize：线程池中的最大线程数量；
keepAliveTime：当线程池线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程会在多长时间内被销毁；
unit：keepAliveTime的时间单位；
workQueue：任务队列，被提交但是尚未被执行的任务；
threadFactory：线程工厂，用于创建线程，一般情况下使用默认的，即Executors类的静态方法defaultThreadFactory()；
handler：拒绝策略。当任务太多来不及处理时，如何拒绝任务。

对于这些参数要有以下了解：

`corePoolSize`与`maximumPoolSize`的关系

首先corePoolSize肯定是 <= maximumPoolSize。
其他关系如下：

若当前线程池中线程数 < corePoolSize，则每来一个任务就创建一个线程去执行；
若当前线程池中线程数 >= corePoolSize，会尝试将任务添加到任务队列。如果添加成功，则任务会等待空闲线程将其取出并执行；
若队列已满，且当前线程池中线程数 < maximumPoolSize，创建新的线程；
若当前线程池中线程数 >= maximumPoolSize，则会采用拒绝策略（JDK提供了四种，下面会介绍到）。

注意：关系3是针对的有界队列，无界队列永远都不会满，所以只有前2种关系。

`workQueue`

参数workQueue是指提交但未执行的任务队列。若当前线程池中线程数>=corePoolSize时，就会尝试将任务添加到任务队列中。主要有以下几种：

SynchronousQueue：直接提交队列。SynchronousQueue没有容量，所以实际上提交的任务不会被添加到任务队列，总是将新任务提交给线程执行，如果没有空闲的线程，则尝试创建新的线程，如果线程数量已经达到最大值（maximumPoolSize），则执行拒绝策略。
LinkedBlockingQueue：无界的任务队列。当有新的任务来到时，若系统的线程数小于corePoolSize，线程池会创建新的线程执行任务；当系统的线程数量等于corePoolSize后，因为是无界的任务队列，总是能成功将任务添加到任务队列中，所以线程数量不再增加。若任务创建的速度远大于任务处理的速度，无界队列会快速增长，直到内存耗尽。

handler
JDK内置了四种拒绝策略：
DiscardOldestPolicy策略：丢弃任务队列中最早添加的任务，并尝试提交当前任务；
CallerRunsPolicy策略：调用主线程执行被拒绝的任务，这提供了一种简单的反馈控制机制，将降低新任务的提交速度。
DiscardPolicy策略：默默丢弃无法处理的任务，不予任何处理。
AbortPolicy策略：直接抛出异常，阻止系统正常工作。

至此，直接new ThreadPoolExecutor类就不用慌了！

正确创建线程池的方式

Executor是不建议的

强制使用ThreadPoolExecutor

corePoolSize与maximumPoolSize的关系

workQueue

handler

强制使用`ThreadPoolExecutor`

`corePoolSize`与`maximumPoolSize`的关系

`workQueue`

`handler`