Java中線程池,你真的會用嗎?


在《深入源碼分析Java線程池的實現原理》這篇文章中,我們介紹過了Java中線程池的常見用法以及基本原理。

在文中有這樣一段描述:

可以通過Executors靜態工廠構建線程池,但一般不建議這樣使用。

關於這個問題,在那篇文章中並沒有深入的展開。作者之所以這么說,是因為這種創建線程池的方式有很大的隱患,稍有不慎就有可能導致線上故障,如:一次Java線程池誤用引發的血案和總結( https://zhuanlan.zhihu.com/p/32867181 )

本文我們就來圍繞這個問題來分析一下為什么JDK自身提供的構建線程池的方式並不建議使用?到底應該如何創建一個線程池呢?

Executors

Executors 是一個Java中的工具類。提供工廠方法來創建不同類型的線程池。

從上圖中也可以看出,Executors的創建線程池的方法,創建出來的線程池都實現了ExecutorService接口。常用方法有以下幾個:

newFiexedThreadPool(int Threads):創建固定數目線程的線程池。

newCachedThreadPool():創建一個可緩存的線程池,調用execute 將重用以前構造的線程(如果線程可用)。如果沒有可用的線程,則創建一個新線程並添加到池中。終止並從緩存中移除那些已有 60 秒鍾未被使用的線程。

newSingleThreadExecutor()創建一個單線程化的Executor。

newScheduledThreadPool(int corePoolSize)創建一個支持定時及周期性的任務執行的線程池,多數情況下可用來替代Timer類。

類看起來功能還是比較強大的,又用到了工廠模式、又有比較強的擴展性,重要的是用起來還比較方便,如:

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(nThreads) ;

即可創建一個固定大小的線程池。

但是為什么我說不建議大家使用這個類來創建線程池呢?

我提到的是『不建議』,但是在阿里巴巴Java開發手冊中也明確指出,而且用的詞是『不允許』使用Executors創建線程池。

Executors存在什么問題

在阿里巴巴Java開發手冊中提到,使用Executors創建線程池可能會導致OOM(OutOfMemory ,內存溢出),但是並沒有說明為什么,那么接下來我們就來看一下到底為什么不允許使用Executors?

我們先來一個簡單的例子,模擬一下使用Executors導致OOM的情況。

/** * @author Hollis */ public class ExecutorsDemo { private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(15); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) { executor.execute(new SubThread()); } } } class SubThread implements Runnable { @Override public void run() { try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { //do nothing } } }

通過指定JVM參數:-Xmx8m -Xms8m 運行以上代碼,會拋出OOM:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.offer(LinkedBlockingQueue.java:416) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1371) at com.hollis.ExecutorsDemo.main(ExecutorsDemo.java:16)

以上代碼指出,ExecutorsDemo.java的第16行,就是代碼中的executor.execute(new SubThread());

Executors為什么存在缺陷

通過上面的例子,我們知道了Executors創建的線程池存在OOM的風險,那么到底是什么原因導致的呢?我們需要深入Executors的源碼來分析一下。

其實,在上面的報錯信息中,我們是可以看出蛛絲馬跡的,在以上的代碼中其實已經說了,真正的導致OOM的其實是LinkedBlockingQueue.offer方法。

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.offer(LinkedBlockingQueue.java:416) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1371) at com.hollis.ExecutorsDemo.main(ExecutorsDemo.java:16)

如果讀者翻看代碼的話,也可以發現,其實底層確實是通過LinkedBlockingQueue實現的:

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

如果讀者對Java中的阻塞隊列有所了解的話,看到這里或許就能夠明白原因了。

Java中的BlockingQueue主要有兩種實現,分別是ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是一個用數組實現的有界阻塞隊列,必須設置容量。

LinkedBlockingQueue是一個用鏈表實現的有界阻塞隊列,容量可以選擇進行設置,不設置的話,將是一個無邊界的阻塞隊列,最大長度為Integer.MAX_VALUE

這里的問題就出在:不設置的話,將是一個無邊界的阻塞隊列,最大長度為Integer.MAX_VALUE。也就是說,如果我們不設置LinkedBlockingQueue的容量的話,其默認容量將會是Integer.MAX_VALUE

newFixedThreadPool中創建LinkedBlockingQueue時,並未指定容量。此時,LinkedBlockingQueue就是一個無邊界隊列,對於一個無邊界隊列來說,是可以不斷的向隊列中加入任務的,這種情況下就有可能因為任務過多而導致內存溢出問題。

上面提到的問題主要體現在newFixedThreadPoolnewSingleThreadExecutor兩個工廠方法上,並不是說newCachedThreadPoolnewScheduledThreadPool這兩個方法就安全了,這兩種方式創建的最大線程數可能是Integer.MAX_VALUE,而創建這么多線程,必然就有可能導致OOM。

創建線程池的正確姿勢

避免使用Executors創建線程池,主要是避免使用其中的默認實現,那么我們可以自己直接調用ThreadPoolExecutor的構造函數來自己創建線程池。在創建的同時,給BlockQueue指定容量就可以了。

private static ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(10));

這種情況下,一旦提交的線程數超過當前可用線程數時,就會拋出java.util.concurrent.RejectedExecutionException,這是因為當前線程池使用的隊列是有邊界隊列,隊列已經滿了便無法繼續處理新的請求。但是異常(Exception)總比發生錯誤(Error)要好。

除了自己定義ThreadPoolExecutor外。還有其他方法。這個時候第一時間就應該想到開源類庫,如apache和guava等。

作者推薦使用guava提供的ThreadFactoryBuilder來創建線程池。

public class ExecutorsDemo { private static ThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder() .setNameFormat("demo-pool-%d").build(); private static ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(5, 200, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1024), namedThreadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) { pool.execute(new SubThread()); } } }

通過上述方式創建線程時,不僅可以避免OOM的問題,還可以自定義線程名稱,更加方便的出錯的時候溯源。

思考題,文中作者說:發生異常(Exception)要比發生錯誤(Error)好,為什么這么說?

文中提到的《阿里巴巴Java開發手冊》,請關注公眾號Hollis,回復:手冊。即可獲得完整版PDF。

 

from: https://www.hollischuang.com/archives/2888


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