ThreadPoolExecutor类使用详解

Java中的线程池是非常重要的知识点,如果你一直使用Executors去创建线程池而没有使用过ThreadPoolExecutor的话,那么极有可能对线程池的理解不够深。这篇就来讲解下Executors内部的ThreadPoolExecutor,对线程池有一个更深入的了解。

先看下ThreadPoolExecutor的构造函数

构造函数的参数含义如下:

  • corePoolSize:指定了线程池中的线程数量,它的数量决定了添加的任务是开辟新的线程去执行,还是放到workQueue任务队列中去;
  • maximumPoolSize:指定了线程池中的最大线程数量,这个参数会根据你使用的workQueue任务队列的类型,决定线程池会开辟的最大线程数量;
  • keepAliveTime:当线程池中空闲线程数量超过corePoolSize时,多余的线程会在多长时间内被销毁;
  • unit:keepAliveTime的单位
  • workQueue:任务队列,被添加到线程池中,但尚未被执行的任务;它一般分为直接提交队列、有界任务队列、无界任务队列、优先任务队列几种;
  • threadFactory:线程工厂,用于创建线程,一般用默认即可;
  • handler:拒绝策略;当任务太多来不及处理时,如何拒绝任务;

接下来我们进一步讲解:

workQueue任务队列

它一般分为直接提交队列、有界任务队列、无界任务队列、优先任务队列;

1. 直接提交队列:设置为SynchronousQueue队列,SynchronousQueue是一个特殊的BlockingQueue,它没有容量,没执行一个插入操作就会阻塞,需要再执行一个删除操作才会被唤醒,反之每一个删除操作也都要等待对应的插入操作。

输出结果为

可以看到,当任务队列为SynchronousQueue,创建的线程数大于maximumPoolSize时,直接执行了拒绝策略抛出异常。

使用SynchronousQueue队列,提交的任务不会被保存,总是会马上提交执行。如果用于执行任务的线程数量小于maximumPoolSize,则尝试创建新的进程,如果达到maximumPoolSize设置的最大值,则根据你设置的handler执行拒绝策略。因此这种方式你提交的任务不会被缓存起来,而是会被马上执行,在这种情况下,你需要对你程序的并发量有个准确的评估,才能设置合适的maximumPoolSize数量,否则很容易就会执行拒绝策略;

2. 有界的任务队列:有界的任务队列可以使用ArrayBlockingQueue实现,如下所示

使用ArrayBlockingQueue有界任务队列,若有新的任务需要执行时,线程池会创建新的线程,直到创建的线程数量达到corePoolSize时,则会将新的任务加入到等待队列中。若等待队列已满,即超过ArrayBlockingQueue初始化的容量,则继续创建线程,直到线程数量达到maximumPoolSize设置的最大线程数量,若大于maximumPoolSize,则执行拒绝策略。在这种情况下,线程数量的上限与有界任务队列的状态有直接关系,如果有界队列初始容量较大或者没有达到超负荷的状态,线程数将一直维持在corePoolSize以下,反之当任务队列已满时,则会以maximumPoolSize为最大线程数上限。

3. 无界的任务队列:有界任务队列可以使用LinkedBlockingQueue实现,如下所示

使用无界任务队列,线程池的任务队列可以无限制的添加新的任务,而线程池创建的最大线程数量就是你corePoolSize设置的数量,也就是说在这种情况下maximumPoolSize这个参数是无效的,哪怕你的任务队列中缓存了很多未执行的任务,当线程池的线程数达到corePoolSize后,就不会再增加了;若后续有新的任务加入,则直接进入队列等待,当使用这种任务队列模式时,一定要注意你任务提交与处理之间的协调与控制,不然会出现队列中的任务由于无法及时处理导致一直增长,直到最后资源耗尽的问题。

4. 优先任务队列:优先任务队列通过PriorityBlockingQueue实现,下面我们通过一个例子演示下

我们来看下执行的结果情况

大家可以看到除了第一个任务直接创建线程执行外,其他的任务都被放入了优先任务队列,按优先级进行了重新排列执行,且线程池的线程数一直为corePoolSize,也就是只有一个。

通过运行的代码我们可以看出PriorityBlockingQueue它其实是一个特殊的无界队列,它其中无论添加了多少个任务,线程池创建的线程数也不会超过corePoolSize的数量,只不过其他队列一般是按照先进先出的规则处理任务,而PriorityBlockingQueue队列可以自定义规则根据任务的优先级顺序先后执行。

拒绝策略

一般我们创建线程池时,为防止资源被耗尽,任务队列都会选择创建有界任务队列,但种模式下如果出现任务队列已满且线程池创建的线程数达到你设置的最大线程数时,这时就需要你指定ThreadPoolExecutor的RejectedExecutionHandler参数即合理的拒绝策略,来处理线程池”超载”的情况。ThreadPoolExecutor自带的拒绝策略如下:

  1. AbortPolicy策略:该策略会直接抛出异常,阻止系统正常工作;
  2. CallerRunsPolicy策略:如果线程池的线程数量达到上限,该策略会把任务队列中的任务放在调用者线程当中运行;
  3. DiscardOledestPolicy策略:该策略会丢弃任务队列中最老的一个任务,也就是当前任务队列中最先被添加进去的,马上要被执行的那个任务,并尝试再次提交;
  4. DiscardPolicy策略:该策略会默默丢弃无法处理的任务,不予任何处理。当然使用此策略,业务场景中需允许任务的丢失;

以上内置的策略均实现了RejectedExecutionHandler接口,当然你也可以自己扩展RejectedExecutionHandler接口,定义自己的拒绝策略,我们看下示例代码:

可以看到由于任务加了休眠阻塞,执行需要花费一定时间,导致会有一定的任务被丢弃,从而执行自定义的拒绝策略;

ThreadFactory自定义线程创建

线程池中线程就是通过ThreadPoolExecutor中的ThreadFactory,线程工厂创建的。那么通过自定义ThreadFactory,可以按需要对线程池中创建的线程进行一些特殊的设置,如命名、优先级等,下面代码我们通过ThreadFactory对线程池中创建的线程进行记录与命名

我们看下输出结果

可以看到线程池中,每个线程的创建我们都进行了记录输出与命名。

ThreadPoolExecutor扩展

ThreadPoolExecutor扩展主要是围绕beforeExecute()、afterExecute()和terminated()三个接口实现的,

  1. beforeExecute:线程池中任务运行前执行
  2. afterExecute:线程池中任务运行完毕后执行
  3. terminated:线程池退出后执行

通过这三个接口我们可以监控每个任务的开始和结束时间,或者其他一些功能。下面我们可以通过代码实现一下

我看下输出结果

可以看到通过对beforeExecute()、afterExecute()和terminated()的实现,我们对线程池中线程的运行状态进行了监控,在其执行前后输出了相关打印信息。另外使用shutdown方法可以比较安全的关闭线程池, 当线程池调用该方法后,线程池中不再接受后续添加的任务。但是,此时线程池不会立刻退出,直到添加到线程池中的任务都已经处理完成,才会退出。

线程池线程数量

线程吃线程数量的设置没有一个明确的指标,根据实际情况,只要不是设置的偏大和偏小都问题不大,结合下面这个公式即可

以上就是对ThreadPoolExecutor类从构造函数、拒绝策略、自定义线程创建等方面介绍了其详细的使用方法,从而我们可以根据自己的需要,灵活配置和使用线程池创建线程。

 

转载自:https://www.cnblogs.com/dafanjoy/p/9729358.html


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