Java线程池你用对了吗?

简介: Java线程池你用对了吗?

构造方法签名

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
        int maximumPoolSize,
        long keepAliveTime,
        TimeUnit unit,
        BlockingQueue<Runnable> workQueue,
        ThreadFactory threadFactory,
        RejectedExecutionHandler handler)
        
corePoolSize - 池中所保存的线程数,包括空闲线程。
maximumPoolSize - 池中允许的最大线程数。
keepAliveTime - 当线程数大于核心时,此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。
unit - keepAliveTime参数的时间单位。
workQueue - 执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由 execute方法提交的 Runnable任务。
threadFactory - 执行程序创建新线程时使用的工厂。
handler - 由于超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序。

官方封装好的线程池

ThreadPoolExecutor是Executors类的底层实现。

1. newSingleThreadExecutor(单个后台线程)
    创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。
    此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

2.newFixedThreadPool(固定大小线程池)
    创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,
    如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。

3. newCachedThreadPool(无界线程池,可以进行自动线程回收)
    创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程,
    那么就会回收部分空闲(60秒不执行任务)的线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。
    此线程池不会对线程池大小做限制,线程池大小完全依赖于操作系统(或者说JVM)能够创建的最大线程大小。

4.newScheduledThreadPool
    创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

排队策略

排队有三种通用策略:

1.直接提交
    工作队列的默认选项是 SynchronousQueue,它将任务直接提交给线程而不保持它们。在此,如果不存在可用于立即运行任务的线程,
    则试图把任务加入队列将失败,因此会构造一个新的线程。此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求集时出现锁。
    直接提交通常要求无界 maximumPoolSizes 以避免拒绝新提交的任务。当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时,此策略允许无界线程具有增长的可能性。
    
2.无界队列。
    使用无界队列(例如,不具有预定义容量的 LinkedBlockingQueue)将导致在所有 corePoolSize 线程都忙时新任务在队列中等待。
    这样,创建的线程就不会超过 corePoolSize。(因此,maximumPoolSize的值也就无效了。)当每个任务完全独立于其他任务,即任务执行互不影响时,
    适合于使用无界队列;例如,在 Web页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请求,当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时,此策略允许无界线程具有增长的可能性。

3.有界队列。
    当使用有限的 maximumPoolSizes时,有界队列(如 ArrayBlockingQueue)有助于防止资源耗尽,但是可能较难调整和控制。
    队列大小和最大池大小可能需要相互折衷:使用大型队列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系统资源和上下文切换开销,但是可能导致人工降低吞吐量。
    如果任务频繁阻塞(例如,如果它们是 I/O边界),则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间。使用小型队列通常要求较大的池大小,CPU使用率较高,
    但是可能遇到不可接受的调度开销,这样也会降低吞吐量。

BlockingQueue的选择

例子一:使用直接提交策略,也即SynchronousQueue。
    首先SynchronousQueue是无界的,也就是说他存数任务的能力是没有限制的,但是由于该Queue本身的特性,在某次添加元素后必须等待其他线程取走后才能继续添加。

例子二:使用无界队列策略,即LinkedBlockingQueue
    corePoolSize大小的线程数会一直运行,忙完当前的,就从队列中拿任务开始运行。要防止任务疯长,比如任务运行的实行比较长

例子三:有界队列,使用ArrayBlockingQueue。
    这个是最为复杂的使用,所以JDK不推荐使用。与上面的相比,最大的特点便是可以防止资源耗尽的情况发生。假设,所有的任务都永远无法执行完。
    对于首先来的A,B来说直接运行,接下来,如果来了C,D,他们会被放到queue中,如果接下来再来E,F,则增加线程运行E,F。但是如果再来任务,队列无法再接受了,
    线程数也到达最大的限制了,所以就会使用拒绝策略来处理。

拒绝策略

在ThreadPoolExecutor中已经默认包含了4中拒绝策略
1.CallerRunsPolicy
    线程调用运行该任务的 execute 本身。此策略提供简单的反馈控制机制,能够减缓新任务的提交速度。
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        if (!e.isShutdown()) {
             r.run();
         }
    }
这个策略显然不想放弃执行任务。但是由于池中已经没有任何资源了,那么就直接使用调用该execute的线程本身来执行。

2.AbortPolicy
    处理程序遭到拒绝将抛出运行时RejectedExecutionException
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
       throw new RejectedExecutionException();
    }
    这种策略直接抛出异常,丢弃任务。

3.DiscardPolicy
    不能执行的任务将被删除
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {}
    这种策略和AbortPolicy几乎一样,也是丢弃任务,只不过他不抛出异常。

4.DiscardOldestPolicy
    如果执行程序尚未关闭,则位于工作队列头部的任务将被删除,然后重试执行程序(如果再次失败,则重复此过程)
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        if (!e.isShutdown()) {
            e.getQueue().poll();
            e.execute(r);
        }
    }
    该策略就稍微复杂一些,在pool没有关闭的前提下首先丢掉缓存在队列中的最早的任务,然后重新尝试运行该任务。这个策略需要适当小心。
    设想:如果其他线程都还在运行,那么新来任务踢掉旧任务,缓存在queue中,再来一个任务又会踢掉queue中最老任务。

自定义线程池名称

ThreadFactory springThreadFactory = new CustomizableThreadFactory("xxx-pool-");

总结

总结:
keepAliveTime和maximumPoolSize及BlockingQueue的类型均有关系。如果BlockingQueue是无界的,那么永远不会触发maximumPoolSize,自然keepAliveTime也就没有了意义。
反之,如果核心数较小,有界BlockingQueue数值又较小,同时keepAliveTime又设的很小,如果任务频繁,那么系统就会频繁的申请回收线程

配置计算公式

为了使CPU达到期望使用率,线程池的最优大小为
线程个数 = cpu个数 * cpu利用率 * (1+ IO处理时间 / CPU处理时间)
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