Java線程池ThreadPoolExecutor

前言

??多線程一直是Java進階的必修課。在Java中，我們很早就知道可以通過 Thread 類和 Runnable 接口來實現多線程。與之有著類似職責的數據庫連接，也可通過JDBC創建與使用。但我們深知無論是數據庫連接的創建與銷毀，還是線程的創建與銷毀，都是一件及其消耗性能的事情。為了減少這種情況的發生，前輩們就在思考，是不是可以復用已有的數據庫連接？減少創建，銷毀動作？這就是后來數據庫連接池的由來。同樣的，為了復用線程，也就有了線程池。我一直獨自暗喜，身為一位幸福的Java程序員，前有Java虛擬機管理內存，后有Doug Lea 大師提供并發庫，鎖機制。簡直幸福的不像話，不過幸福歸幸福，該掌握的還是需要掌握的，我們一起來看看今天的主角：ThreadPoolExecutor。

簡介

??在面試過程中，也時常會遇到一些關于線程池的問題，例如：

1. 線程池中核心參數有哪些？

2. 有沒有自己實現過線程池？

3. 如果讓你自己實現線程池，你會怎么做？

…

這些問題，其實考核的就是Java線程池的知識，更具體一點就是對ThreadPoolExector類熟不熟悉，下面代碼是ThreadPoolExector類的全參構造函數。下面我們就一一對參數進行了解。

 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;
 ? ?}

其中：

1. corePoolSize：表示該線程池最小的工作線程數。默認情況下，當需要使用時創建線程，也可以調用 prestartAllCoreThreads() 方法進行預創建所有的核心線程。

2. maximumPoolSize：表示該線程池最大的線程數量，理論上將其設置為無限大，就會創建無限多的線程，當然，創建線程的數量最終由系統資源也就是操作系統決定。

3. keepAliveTime：表示空閑線程的超時時間，(單位為納秒）。但在構造函數中，單位與unit 參數配合使用，最終轉換為納秒。

4. unit：表示空閑線程超時的時間單位，可選值有：java.util.concurrent.TimeUnit中的值，SECONDS(秒)，MINUTES(分)，HOURS(小時)，DAYS(天) 等。

5. workQueue ：表示工作隊列(其實是一個runnable隊列，在線程池中定義為Worker)，其基類為：java.util.concurrent.BlockingQueue。

6. threadFactory：線程工廠，通常用于創建線程，以及命令規則。默認為： Executors.defaultThreadFactory()。

7. handler 表示處理策略，當workQueue隊列滿時，以及創建線程錯誤時的處理策略。其基類為 java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler。默認為：AbortPolicy 策略。

不同組合

??在 java.util.concurrent.Executors類為我們提供了多種組合，其底層還是調用ThreadPoolExecutor。下面列舉幾個常用的方法：

1.?newFixedThreadPool

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

特性：線程數量大小固定，且 corePoolSize 與 maximumPoolSize 數量相等。當線程數量設置太少時。task則會積壓在LinkedBlockingQueue隊列中。當 task 任務大于Integer.MAX_VALUE時 則會有OOM發生的風與之類是的還有newSingleThreadExecutor方法。

2. newCachedThreadPool

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

特性：corePoolSize數量為0，maximumPoolSize數量為Integer.MAX_VALUE，也就是說理論上是可以創建Integer.MAX_VALUE個線程的。keepAiveTime時間為 60秒。BlockingQueue使用的是SynchronousQueue，由于其沒用容量，意味這每一次put對應著一次take操作，其吞吐量比較高。正因為如此，當task到達一定程度時，可能會創建許多線程，從而導致OOM，甚至服務不可用。

上述方法其實是對ThreadPoolExecutor方法的封裝對不對，知道了ThreadPoolExecutor的每一個參數，再來使用這個，就得心應手了對不對。

規范

Executors類這么方便，是不是可以直接使用Executors類來創建呢？當然可以，但并不建議這樣做。在《阿里Java手冊》中的并發處理小節中有提到：

【強制】線程池不允許使用 Executors 去創建,而是通過 ThreadPoolExecutor 的方式，這樣的處理方式可以讓寫的同學更加明確線程池的運行規則，規避資源耗盡的風險。

說明：Executors 返回的線程池對象的弊端如下：
1) FixedThreadPool 和 SingleThreadPool :
允許的請求隊列長度為 Integer.MAX_VALUE，可能會堆積大量的請求，從而導致 OOM 。
2) CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool :允許的創建線程數量為 Integer.MAX_VALUE ,可能會創建大量的線程，從而導致 OOM 。

在實際應用中，我們應該遵守規范，避免掉一些沒必要的問題。該規約其最終目的是讓大家能夠更清楚了解線程池的每個參數，從而達到能夠在實際應用場景中調為最優組合使用，使其達到最大性能。同樣的，我們也通過安裝阿里巴巴的規約插件進行自動掃描與提醒。在Idea中 File -> Setings -> Plugins -> Browse repositories中搜索『Alibaba Java Coding Guidelines』安裝即可！

小結

在這篇文章中，算是對ThreadPoolExector的一個初步了解。知道了其核心參數，到底是怎么回事。但這還并不夠，且不足以學以致用，還有很多疑問，如：

1. ThreadPoolExecutor的原理是怎樣的？

2. 我們如何自定義一個線程池？

3. ThreadPoolExecutor在Dubbo中的實踐

…

這些疑惑都需要一一去揭曉。由于篇幅原因，這些會作為好幾篇文章進行記錄。其目的是能夠學以致用，面試時也能得心應手。

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