线程池优势
在业务场景中, 如果一个对象创建销毁开销比较大, 那么此时建议池化对象进行管理.
例如线程, jdbc连接等等, 在高并发场景中, 如果可以复用之前销毁的对象, 那么系统效率将大大提升.
另外一个好处是可以设定池化对象的上限, 例如预防创建线程数量过多导致系统崩溃的场景.
jdk中的线程池
下文主要从以下几个角度讲解:
- 创建线程池
- 提交任务
- 潜在宕机风险
- 线程池大小配置
- 自定义阻塞队列BlockingQueue
- 回调接口
- 自定义拒绝策略
- 自定义ThreadFactory
- 关闭线程池
创建线程池
我们可以通过自定义ThreadPoolExecutor或者jdk内置的Executors来创建一系列的线程池
- newFixedThreadPool: 创建固定线程数量的线程池
- newSingleThreadExecutor: 创建单一线程的池
- newCachedThreadPool: 创建线程数量自动扩容, 自动销毁的线程池
- newScheduledThreadPool: 创建支持计划任务的线程池
上述几种都是通过new ThreadPoolExecutor()来实现的, 构造函数源码如下:
1 /**
2 * @param corePoolSize 池内核心线程数量, 超出数量的线程会进入阻塞队列
3 * @param maximumPoolSize 最大可创建线程数量
4 * @param keepAliveTime 线程存活时间
5 * @param unit 存活时间的单位
6 * @param workQueue 线程溢出后的阻塞队列
7 */
8 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
9 int maximumPoolSize,
10 long keepAliveTime,
11 TimeUnit unit,
12 BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
13 this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
14 }
15
16 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
17 return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
18 }
19
20 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
21 return new Executors.FinalizableDelegatedExecutorService
22 (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
23 }
24
25 public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
26 return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());
27 }
28
29 public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
30 return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
31 }
32
33 public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
34 super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, TimeUnit.NANOSECONDS, new ScheduledThreadPoolExecutor.DelayedWorkQueue());
35 }
提交任务
直接调用executorService.execute(runnable)或者submit(runnable)即可,
execute和submit的区别在于submit会返回Future来获取任何执行的结果.
我们看下newScheduledThreadPool的使用示例.
1 public class SchedulePoolDemo {
2
3 public static void main(String[] args){
4 ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10);
5 // 如果前面的任务没有完成, 调度也不会启动
6 service.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
7 @Override
8 public void run() {
9 try {
10 Thread.sleep(2000);
11 // 每两秒打印一次.
12 System.out.println(System.currentTimeMillis()/1000);
13 } catch (InterruptedException e) {
14 e.printStackTrace();
15 }
16 }
17 }, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);
18 }
19 }
潜在宕机风险
使用Executors来创建要注意潜在宕机风险.其返回的线程池对象的弊端如下:
- FixedThreadPool和SingleThreadPoolPool : 允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM.
- CachedThreadPool和ScheduledThreadPool : 允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM.
综上所述, 在可能有大量请求的线程池场景中, 更推荐自定义ThreadPoolExecutor来创建线程池, 具体构造函数配置见下文.
线程池大小配置
一般根据任务类型进行区分, 假设CPU为N核
- CPU密集型任务需要减少线程数量, 降低线程之间切换造成的开销, 可配置线程池大小为N + 1.
- IO密集型任务则可以加大线程数量, 可配置线程池大小为 N * 2.
- 混合型任务则可以拆分为CPU密集型与IO密集型, 独立配置.
自定义阻塞队列BlockingQueue
主要存放等待执行的线程, ThreadPoolExecutor中支持自定义该队列来实现不同的排队队列.
- ArrayBlockingQueue：先进先出队列，创建时指定大小, 有界；
- LinkedBlockingQueue：使用链表实现的先进先出队列，默认大小为Integer.MAX_VALUE；
- SynchronousQueue：不保存提交的任务, 数据也不会缓存到队列中, 用于生产者和消费者互等对方, 一起离开.
- PriorityBlockingQueue: 支持优先级的队列
回调接口
线程池提供了一些回调方法, 具体使用如下所示.
1 ExecutorService service = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingDeque<Runnable>()) {
2
3 @Override
4 protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
5 System.out.println("准备执行任务: " + r.toString());
6 }
7
8 @Override
9 protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
10 System.out.println("结束任务: " + r.toString());
11 }
12
13 @Override
14 protected void terminated() {
15 System.out.println("线程池退出");
16 }
17 };
可以在回调接口中, 对线程池的状态进行监控, 例如任务执行的最长时间, 平均时间, 最短时间等等, 还有一些其他的属性如下:
- taskCount：线程池需要执行的任务数量.
- completedTaskCount：线程池在运行过程中已完成的任务数量.小于或等于taskCount.
- largestPoolSize：线程池曾经创建过的最大线程数量.通过这个数据可以知道线程池是否满过.如等于线程池的最大大小，则表示线程池曾经满了.
- getPoolSize:线程池的线程数量.如果线程池不销毁的话，池里的线程不会自动销毁，所以这个大小只增不减.
- getActiveCount：获取活动的线程数.
自定义拒绝策略
线程池满负荷运转后, 因为时间空间的问题, 可能需要拒绝掉部分任务的执行.
jdk提供了RejectedExecutionHandler接口, 并内置了几种线程拒绝策略
- AbortPolicy: 直接拒绝策略, 抛出异常.
- CallerRunsPolicy: 调用者自己执行任务策略.
- DiscardOldestPolicy: 舍弃最老的未执行任务策略.
使用方式也很简单, 直接传参给ThreadPool
1 ExecutorService service = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
2 new SynchronousQueue<Runnable>(),
3 Executors.defaultThreadFactory(),
4 new RejectedExecutionHandler() {
5 @Override
6 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
7 System.out.println("reject task: " + r.toString());
8 }
9 });
自定义ThreadFactory
线程工厂用于创建池里的线程. 例如在工厂中都给线程setDaemon(true), 这样程序退出的时候, 线程自动退出.
或者统一指定线程优先级, 设置名称等等.
1 class NamedThreadFactory implements ThreadFactory {
2 private static final AtomicInteger threadIndex = new AtomicInteger(0);
3 private final String baseName;
4 private final boolean daemon;
5
6 public NamedThreadFactory(String baseName) {
7 this(baseName, true);
8 }
9
10 public NamedThreadFactory(String baseName, boolean daemon) {
11 this.baseName = baseName;
12 this.daemon = daemon;
13 }
14
15 public Thread newThread(Runnable runnable) {
16 Thread thread = new Thread(runnable, this.baseName + "-" + threadIndex.getAndIncrement());
17 thread.setDaemon(this.daemon);
18 return thread;
19 }
20 }
关闭线程池
跟直接new Thread不一样, 局部变量的线程池, 需要手动关闭, 不然会导致线程泄漏问题.
默认提供两种方式关闭线程池.
- shutdown: 等所有任务, 包括阻塞队列中的执行完, 才会终止, 但是不会接受新任务.
- shutdownNow: 立即终止线程池, 打断正在执行的任务, 清空队列.
