线程池的类关系

线程池的继承关系：

  • Executor：接口，只有一个方法 executor()
  • ExecutorService：接口，继承了 Executor 接口，增加了几个管理线程池的方法
  • ThreadPoolExecutor：线程池的的实现类

创建线程池的工具类：Executors
未命名绘图.png

线程池的创建

线程池支持两种方式：

  • 通过 ThreadPoolExecutor 构造方法自定义
  • 通过 Executors 工具类创建线程池

自定义线程池

通过 ThreadPoolExecutor 的构造方法自定义线程池：

  1. public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
  2.                           int maximumPoolSize,
  3.                           long keepAliveTime,
  4.                           TimeUnit unit,  // 延时单位
  5.                           BlockingQueue<Runnable> workQueue,
  6.                           ThreadFactory threadFactory,
  7.                           RejectedExecutionHandler handler)
  • corePoolSize：int，核心线程数，线程池在完成初始化后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，线程池会等待有任务到来时，再去创建新线程执行任务
  • maximumPoolSize：int，最大线程数，线程池所能持有线程的最大数量
  • keepAliveTime：long，保持存活时间，当线程池的线程数多于 corePoolSize ，那么多余的线程空闲时间超过 keepAliveTime 时，它们就会被终止
  • workQueue：BlockingQueue，任务存储队列，常见的工作队列有三种
    • 直接交接：SynchronousQueue
    • 无界队列：LinkedBlockingQueue
    • 有界队列：ArrayBlockingQueue
  • threadFactory：ThreadFactory，当线程池需要新的线程的时候，会使用 threadFactory 来生成新的线程
    • 新的线程默认是由 ThreadFactory 创建的，默认使用 Executors.defaultThreadFactory() ，创建出来的线程都在同一个线程组，拥有同样的 NORM_PRIORITY 优先级并且均非守护线程
    • 自定义 ThreadFactory 时，就可以指定线程名、线程组、线程优先级、是否为守护线程等
  • Handler：RejectedExecutionHandler，当线程池无法接受新任务的拒绝策略

增减线程的特点：

  • 通过设置 corePoolSize 和 maxPoolSize 相同，就可以创建固定大小的线程池
  • 线程池希望保持较小的线程数，只有在负载变得很大时才增加它
  • 通过设置 maxPoolSize 为很大的值，如 Integer.MAX_VALUE ，可以允许线程池容纳任意数量的并发任务
  • 只有在队列填满时才创建多于 corePoolSize 的线程，所以使用无界队列时（如 LinkedBlockingQueue ），那么线程数就不会超过 corePoolSize

线程池的定义：建议自定义

  • 根据业务场景，设置合适的线程池参数
  • 设置合适的线程数量：
    • CPU 密集型（加密、计算 hash 等）：最佳线程数为 CPU 核心数的 1-2 倍
    • IO 密集型（读取数据库、文件、网络读写等）：最佳线程数一般会大于 CPU 核心数很多倍，以 JVM 线程监控显示繁忙情况为依据，保证线程空闲可以衔接上，参考 Brain Goetz 推荐的计算方法：线程数 = CPU 核心数 * （1 + 平均等待时间/平均工作时间）

通过 Executors 工具类创建

  • Executors.newFixedThreadPool()：
    • 特点：创建固定大小的线程池（corePoolSize == maxPoolSize），使用无界队列 LinkedBlockingQueue
    • 缺点：由于 LinkedBlockingQueue 是没有容量上限的，当请求数越来越多并且无法及时处理完毕时，即请求堆积，会容易占用大量的内存，导致 OOM
  • Executors.newSingleThreadExecutor()：
    • 特点：只有一个线程，使用无界队列 LinkedBlockingQueue
    • 缺点：同上，请求堆积，占用大量的内存，导致 OOM
  • Executors.newCachedThreadPool()：new ThreadPoolExecutor(0,Integer.MAX_VALUE,60L,TimeUnit.SECONDS,SynchronousQueue())
    • 特点：可缓存线程池；无界线程池，能够自动回收多余线程；使用的是 SynchronousQueue（只能持有一个任务）
    • 缺点：maxPoolSize被设置成了 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，甚至导致 OOM
  • Executors.newScheduledThreadPool()
    • 特点：支持定时及周期性任务执行的线程池

线程池使用

使用线程池的注意点：

  • 避免任务堆积
  • 避免线程数过度增加
  • 排查线程泄露

线程复用：ThreadPoolExecutor.Worker.runWorker()方法，通过使用当前线程执行 run() 方法实现线程复用

线程添加规则

线程添加规则：

  • 如果线程数小于 corePoolSize，即使其他工作线程处于空闲状态，也会创建一个新线程来运行新任务
  • 如果线程数等于（或大于） corePoolSize 但少于 maxPoolSize ，则将任务放入队列

线程池提交新任务.png

线程池的拒绝策略

线程池拒绝时机：

  • 当 Executor 关闭时，提交新任务会被拒绝
  • 当 Executor 的工作队列已满，线程已经达到最大线程时

线程池的拒绝策略：

  • AbortPolicy：直接抛出异常
  • DiscardPolicy：直接丢弃
  • DiscardOldestPolicy：丢弃旧任务，保留新任务
  • CallerRunsPolicy：将任务交给提交的线程去运行

关闭线程池

停止线程池：

  • shutdown：停止线程池，拒绝接受新任务，但会继续执行任务队列中的任务
  • isShutDown：判断线程池是否停止，即是否还能接受新任务，并不是线程池完全停止
  • isTerminated：判断线程池是否完全停止
  • awaitTermination：检测线程池是否完全停止，延时检测
  • shutdownNow：立即关闭线程池，中断正在运行的线程，返回队列中的任务