ThreadPoolExecutor機制
一、概述
1、ThreadPoolExecutor作為java.util.concurrent包對外提供基礎實現,以內部線程池的形式對外提供管理任務執行,線程調度,線程池管理等等服務;
2、Executors方法提供的線程服務,都是通過參數設置來實現不同的線程池機制。
3、先來了解其線程池管理的機制,有助於正確使用,避免錯誤使用導致嚴重故障。同時可以根據自己的需求實現自己的線程池
二、核心構造方法講解
下面是ThreadPoolExecutor最核心的構造方法
構造方法參數講解
重點講解:
其中比較容易讓人誤解的是:corePoolSize,maximumPoolSize,workQueue之間關系。
1.當線程池小於corePoolSize時,新提交任務將創建一個新線程執行任務,即使此時線程池中存在空閑線程。
2.當線程池達到corePoolSize時,新提交任務將被放入workQueue中,等待線程池中任務調度執行
3.當workQueue已滿,且maximumPoolSize>corePoolSize時,新提交任務會創建新線程執行任務
4.當提交任務數超過maximumPoolSize時,新提交任務由RejectedExecutionHandler處理
5.當線程池中超過corePoolSize線程,空閑時間達到keepAliveTime時,關閉空閑線程
6.當設置allowCoreThreadTimeOut(true)時,線程池中corePoolSize線程空閑時間達到keepAliveTime也將關閉
線程管理機制圖示:

三、Executors提供的線程池配置方案
1、構造一個固定線程數目的線程池,配置的corePoolSize與maximumPoolSize大小相同,同時使用了一個無界LinkedBlockingQueue存放阻塞任務,因此多余的任務將存在再阻塞隊列,不會由RejectedExecutionHandler處理
2、構造一個緩沖功能的線程池,配置corePoolSize=0,maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,keepAliveTime=60s,以及一個無容量的阻塞隊列 SynchronousQueue,因此任務提交之后,將會創建新的線程執行;線程空閑超過60s將會銷毀
3、構造一個只支持一個線程的線程池,配置corePoolSize=maximumPoolSize=1,無界阻塞隊列LinkedBlockingQueue;保證任務由一個線程串行執行
4、構造有定時功能的線程池,配置corePoolSize,無界延遲阻塞隊列DelayedWorkQueue;有意思的是:maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,由於DelayedWorkQueue是無界隊列,所以這個值是沒有意義的
四、定制屬於自己的非阻塞線程池
方法中建立一個核心線程數為30個,緩沖隊列有10個的線程池。每個線程任務,執行時會先睡眠3秒,保證提交10任務時,線程數目被占用完,再提交30任務時,阻塞隊列被占用完,,這樣提交第41個任務是,會交給CustomRejectedExecutionHandler 異常處理類來處理。
提交任務的代碼如下:
注意:41以后提交的任務就不能正常處理了,因為,execute中提交到任務隊列是用的offer方法,如上面代碼,這個方法是非阻塞的,所以就會交給CustomRejectedExecutionHandler 來處理,所以對於大數據量的任務來說,這種線程池,如果不設置隊列長度會OOM,設置隊列長度,會有任務得不到處理,接下來我們構建一個阻塞的自定義線程池
五、定制屬於自己的阻塞線程池
解釋:當提交任務被拒絕時,進入拒絕機制,我們實現拒絕方法,把任務重新用阻塞提交方法put提交,實現阻塞提交任務功能,防止隊列過大,OOM,提交被拒絕方法在下面
總結:
1、用ThreadPoolExecutor自定義線程池,看線程是的用途,如果任務量不大,可以用無界隊列,如果任務量非常大,要用有界隊列,防止OOM
2、如果任務量很大,還要求每個任務都處理成功,要對提交的任務進行阻塞提交,重寫拒絕機制,改為阻塞提交。保證不拋棄一個任務
3、最大線程數一般設為2N+1最好,N是CPU核數
4、核心線程數,看應用,如果是任務,一天跑一次,設置為0,合適,因為跑完就停掉了,如果是常用線程池,看任務量,是保留一個核心還是幾個核心線程數
5、如果要獲取任務執行結果,用CompletionService,但是注意,獲取任務的結果的要重新開一個線程獲取,如果在主線程獲取,就要等任務都提交后才獲取,就會阻塞大量任務結果,隊列過大OOM,所以最好異步開個線程獲取結果
1、ThreadPoolExecutor作為java.util.concurrent包對外提供基礎實現,以內部線程池的形式對外提供管理任務執行,線程調度,線程池管理等等服務;
2、Executors方法提供的線程服務,都是通過參數設置來實現不同的線程池機制。
3、先來了解其線程池管理的機制,有助於正確使用,避免錯誤使用導致嚴重故障。同時可以根據自己的需求實現自己的線程池
二、核心構造方法講解
下面是ThreadPoolExecutor最核心的構造方法
構造方法參數講解
參數名 | 作用 |
corePoolSize | 核心線程池大小 |
maximumPoolSize | 最大線程池大小 |
keepAliveTime | 線程池中超過corePoolSize數目的空閑線程最大存活時間;可以allowCoreThreadTimeOut(true)使得核心線程有效時間 |
TimeUnit | keepAliveTime時間單位 |
workQueue | 阻塞任務隊列 |
threadFactory | 新建線程工廠 |
RejectedExecutionHandler | 當提交任務數超過maxmumPoolSize+workQueue之和時,任務會交給RejectedExecutionHandler來處理 |
重點講解:
其中比較容易讓人誤解的是:corePoolSize,maximumPoolSize,workQueue之間關系。
1.當線程池小於corePoolSize時,新提交任務將創建一個新線程執行任務,即使此時線程池中存在空閑線程。
2.當線程池達到corePoolSize時,新提交任務將被放入workQueue中,等待線程池中任務調度執行
3.當workQueue已滿,且maximumPoolSize>corePoolSize時,新提交任務會創建新線程執行任務
4.當提交任務數超過maximumPoolSize時,新提交任務由RejectedExecutionHandler處理
5.當線程池中超過corePoolSize線程,空閑時間達到keepAliveTime時,關閉空閑線程
6.當設置allowCoreThreadTimeOut(true)時,線程池中corePoolSize線程空閑時間達到keepAliveTime也將關閉
線程管理機制圖示:

三、Executors提供的線程池配置方案
1、構造一個固定線程數目的線程池,配置的corePoolSize與maximumPoolSize大小相同,同時使用了一個無界LinkedBlockingQueue存放阻塞任務,因此多余的任務將存在再阻塞隊列,不會由RejectedExecutionHandler處理
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); }
2、構造一個緩沖功能的線程池,配置corePoolSize=0,maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,keepAliveTime=60s,以及一個無容量的阻塞隊列 SynchronousQueue,因此任務提交之后,將會創建新的線程執行;線程空閑超過60s將會銷毀
public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>()); }
3、構造一個只支持一個線程的線程池,配置corePoolSize=maximumPoolSize=1,無界阻塞隊列LinkedBlockingQueue;保證任務由一個線程串行執行
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); }
4、構造有定時功能的線程池,配置corePoolSize,無界延遲阻塞隊列DelayedWorkQueue;有意思的是:maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,由於DelayedWorkQueue是無界隊列,所以這個值是沒有意義的
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize); } public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool( int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory); } public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) { super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, TimeUnit.NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue(), threadFactory); }
四、定制屬於自己的非阻塞線程池
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler; import java.util.concurrent.ThreadFactory; import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class CustomThreadPoolExecutor { private ThreadPoolExecutor pool = null; /** * 線程池初始化方法 * * corePoolSize 核心線程池大小----10 * maximumPoolSize 最大線程池大小----30 * keepAliveTime 線程池中超過corePoolSize數目的空閑線程最大存活時間----30+單位TimeUnit * TimeUnit keepAliveTime時間單位----TimeUnit.MINUTES * workQueue 阻塞隊列----new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10)====10容量的阻塞隊列 * threadFactory 新建線程工廠----new CustomThreadFactory()====定制的線程工廠 * rejectedExecutionHandler 當提交任務數超過maxmumPoolSize+workQueue之和時, * 即當提交第41個任務時(前面線程都沒有執行完,此測試方法中用sleep(100)), * 任務會交給RejectedExecutionHandler來處理 */ public void init() { pool = new ThreadPoolExecutor( 10, 30, 30, TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10), new CustomThreadFactory(), new CustomRejectedExecutionHandler()); } public void destory() { if(pool != null) { pool.shutdownNow(); } } public ExecutorService getCustomThreadPoolExecutor() { return this.pool; } private class CustomThreadFactory implements ThreadFactory { private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); @Override public Thread newThread(Runnable r) { Thread t = new Thread(r); String threadName = CustomThreadPoolExecutor.class.getSimpleName() + count.addAndGet(1); System.out.println(threadName); t.setName(threadName); return t; } } private class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler { @Override public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) { // 記錄異常 // 報警處理等 System.out.println("error............."); } } // 測試構造的線程池 public static void main(String[] args) { CustomThreadPoolExecutor exec = new CustomThreadPoolExecutor(); // 1.初始化 exec.init(); ExecutorService pool = exec.getCustomThreadPoolExecutor(); for(int i=1; i<100; i++) { System.out.println("提交第" + i + "個任務!"); pool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("running====="); } }); } // 2.銷毀----此處不能銷毀,因為任務沒有提交執行完,如果銷毀線程池,任務也就無法執行了 // exec.destory(); try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
方法中建立一個核心線程數為30個,緩沖隊列有10個的線程池。每個線程任務,執行時會先睡眠3秒,保證提交10任務時,線程數目被占用完,再提交30任務時,阻塞隊列被占用完,,這樣提交第41個任務是,會交給CustomRejectedExecutionHandler 異常處理類來處理。
提交任務的代碼如下:
public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); /* * Proceed in 3 steps: * * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to * start a new thread with the given command as its first * task. The call to addWorker atomically checks runState and * workerCount, and so prevents false alarms that would add * threads when it shouldn't, by returning false. * * 2. If a task can be successfully queued, then we still need * to double-check whether we should have added a thread * (because existing ones died since last checking) or that * the pool shut down since entry into this method. So we * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if * stopped, or start a new thread if there are none. * * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new * thread. If it fails, we know we are shut down or saturated * and so reject the task. */ int c = ctl.get(); if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } else if (!addWorker(command, false)) reject(command); }
注意:41以后提交的任務就不能正常處理了,因為,execute中提交到任務隊列是用的offer方法,如上面代碼,這個方法是非阻塞的,所以就會交給CustomRejectedExecutionHandler 來處理,所以對於大數據量的任務來說,這種線程池,如果不設置隊列長度會OOM,設置隊列長度,會有任務得不到處理,接下來我們構建一個阻塞的自定義線程池
五、定制屬於自己的阻塞線程池
package com.tongbanjie.trade.test.commons; import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler; import java.util.concurrent.ThreadFactory; import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class CustomThreadPoolExecutor { private ThreadPoolExecutor pool = null; /** * 線程池初始化方法 * * corePoolSize 核心線程池大小----1 * maximumPoolSize 最大線程池大小----3 * keepAliveTime 線程池中超過corePoolSize數目的空閑線程最大存活時間----30+單位TimeUnit * TimeUnit keepAliveTime時間單位----TimeUnit.MINUTES * workQueue 阻塞隊列----new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5)====5容量的阻塞隊列 * threadFactory 新建線程工廠----new CustomThreadFactory()====定制的線程工廠 * rejectedExecutionHandler 當提交任務數超過maxmumPoolSize+workQueue之和時, * 即當提交第41個任務時(前面線程都沒有執行完,此測試方法中用sleep(100)), * 任務會交給RejectedExecutionHandler來處理 */ public void init() { pool = new ThreadPoolExecutor( 1, 3, 30, TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5), new CustomThreadFactory(), new CustomRejectedExecutionHandler()); } public void destory() { if(pool != null) { pool.shutdownNow(); } } public ExecutorService getCustomThreadPoolExecutor() { return this.pool; } private class CustomThreadFactory implements ThreadFactory { private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); @Override public Thread newThread(Runnable r) { Thread t = new Thread(r); String threadName = CustomThreadPoolExecutor.class.getSimpleName() + count.addAndGet(1); System.out.println(threadName); t.setName(threadName); return t; } } private class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler { @Override public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) { try { // 核心改造點,由blockingqueue的offer改成put阻塞方法 executor.getQueue().put(r); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } // 測試構造的線程池 public static void main(String[] args) { CustomThreadPoolExecutor exec = new CustomThreadPoolExecutor(); // 1.初始化 exec.init(); ExecutorService pool = exec.getCustomThreadPoolExecutor(); for(int i=1; i<100; i++) { System.out.println("提交第" + i + "個任務!"); pool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { System.out.println(">>>task is running====="); TimeUnit.SECONDS.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } // 2.銷毀----此處不能銷毀,因為任務沒有提交執行完,如果銷毀線程池,任務也就無法執行了 // exec.destory(); try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
解釋:當提交任務被拒絕時,進入拒絕機制,我們實現拒絕方法,把任務重新用阻塞提交方法put提交,實現阻塞提交任務功能,防止隊列過大,OOM,提交被拒絕方法在下面
public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); int c = ctl.get(); if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } else if (!addWorker(command, false)) // 進入拒絕機制, 我們把runnable任務拿出來,重新用阻塞操作put,來實現提交阻塞功能 reject(command); }
總結:
1、用ThreadPoolExecutor自定義線程池,看線程是的用途,如果任務量不大,可以用無界隊列,如果任務量非常大,要用有界隊列,防止OOM
2、如果任務量很大,還要求每個任務都處理成功,要對提交的任務進行阻塞提交,重寫拒絕機制,改為阻塞提交。保證不拋棄一個任務
3、最大線程數一般設為2N+1最好,N是CPU核數
4、核心線程數,看應用,如果是任務,一天跑一次,設置為0,合適,因為跑完就停掉了,如果是常用線程池,看任務量,是保留一個核心還是幾個核心線程數
5、如果要獲取任務執行結果,用CompletionService,但是注意,獲取任務的結果的要重新開一個線程獲取,如果在主線程獲取,就要等任務都提交后才獲取,就會阻塞大量任務結果,隊列過大OOM,所以最好異步開個線程獲取結果