為什么盡量不要使用Executors創建線程池

看阿里巴巴開發手冊並發編程這塊有一條：線程池不允許使用Executors去創建，而是通過ThreadPoolExecutor的方式，通過源碼分析禁用的原因。

線程池的優點

管理一組工作線程，通過線程池復用線程有以下幾點優點：

• 減少資源創建：減少內存開銷，創建線程占用內存
• 降低系統開銷：創建線程需要時間，會延遲處理的請求
• 提高穩定性：避免無限創建線程引起的OutOfMemoryError

Executors創建線程池的方式

根據返回的對象類型創建線程池可以分為三類：

• 創建返回ThreadPoolExecutor對象
• 創建返回ScheduleThreadPoolExecutor對象
• 創建返回ForkJoinPool對象

本文只討論創建返回ThreadPoolExecutor對象

ThreadPoolExecutor對象

在介紹Executors創建線程池方法前先介紹一下ThreadPoolExecutor，因為這些創建線程池的靜態方法都是返回ThreadPoolExecutor對象，和我們手動創建ThreadPoolExecutor對象的區別就是我們不需要自己傳構造函數的參數。

ThreadPoolExecutor的構造函數共有四個，但最終調用的都是同一個：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)

構造函數參數說明：

• corePoolSize => 線程池核心線程數量
• maximumPoolSize => 線程池最大數量
• keepAliveTime => 空閑線程存活時間
• unit => 時間單位
• workQueue => 線程池所使用的緩沖隊列
• threadFactory => 線程池創建線程使用的工廠
• handler => 線程池對拒絕任務的處理策略

線程池執行任務邏輯和線程池參數的關系

執行邏輯說明：

• 判斷核心線程數是否已滿，核心線程數大小和corePoolSize參數有關，未滿則創建線程執行任務
• 若核心線程池已滿，判斷隊列是否滿，隊列是否滿和workQueue參數有關，若未滿則加入隊列中
• 若隊列已滿，判斷線程池是否已滿，線程池是否已滿和maximumPoolSize參數有關，若未滿創建線程執行任務
• 若線程池已滿，則采用拒絕策略處理無法執執行的任務，拒絕策略和handler參數有關

Executors創建返回ThreadPoolExecutors對象

Executors創建返回ThreadPoolExecutor對象的方法共有三種：

• Executors#newCachedThreadPool => 創建可緩存的線程池
• Executors#newSingleThreadExecutor => 創建單線程的線程池
• Executors#newFixedThreadPool => 創建固定長度的線程池

Executors的newCachedThreadPool方法

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

CachedThreadPool是一個根據需要創建新線程的線程池

• corePoolSize => 0，核心線程池的數量為0
• maximumPoolSize => Integer.MAX_VALUE，可以認為最大線程數是無限的
• keepAliveTime => 60L
• unit => 秒
• workQueue => SynchronousQueue

當一個任務提交時，corePoolSize為0不創建核心線程，SynchronousQueue是一個不存儲元素的隊列，可以理解為隊列永遠是滿的，因此最終會創建非核心線程來執行任務。

對於非核心線程空閑60s時將被回收。因為Integer.MAX_VALUE非常大，可以認為是可以無限創建線程的，在資源有限的情況下容易引起OOM異常

Executors的newSingleThreadExecutor方法

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

SingleThreadExecutor是單線程線程池，只有一個核心線程

• corePoolSize => 1，核心線程池的數量為1
• maximumPoolSize => 1，只可以創建一個非核心線程
• keepAliveTime => 0L
• unit =>毫 秒
• workQueue => LinkedBlockingQueue

當一個任務提交時，首先會創建一個核心線程來執行任務，如果超過核心線程的數量，將會放入隊列中，因為LinkedBlockingQueue是長度為Integer.MAX_VALUE的隊列，可以認為是無界隊列，因此往隊列中可以插入無限多的任務，在資源有限的時候容易引起OOM異常，同時因為無界隊列，maximumPoolSize和keepAliveTime參數將無效，壓根就不會創建非核心線程

Executors的newFixedThreadPool方法

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

FixedThreadPool是固定核心線程的線程池，固定核心線程數由用戶傳入

• corePoolSize => nThreads，核心線程池的數量為nThreads

• maximumPoolSize => nThreads，可以創建nThreads個非核心線程

• keepAliveTime => 0L

• unit => 毫秒

• workQueue => LinkedBlockingQueue

  它和SingleThreadExecutor類似，由於使用的是LinkedBlockingQueue，在資源有限的時候容易引起OOM異常

這就是為什么禁止使用Executors去創建線程池，而是推薦自己去創建ThreadPoolExecutor的原因

OOM異常測試

理論上會出現OOM異常，必須測試一波驗證之前的說法：

測試類：TaskTest.java

public class TaskTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
        int i = 0;
        while (true) {
            es.submit(new Task(i++));
        }
    }
}

使用Executors創建的CachedThreadPool，往線程池中無限添加線程

在啟動測試類之前先將JVM內存調整小一點，不然很容易將電腦跑出問題【別問我為什么知道，是鐵憨憨甜沒錯了！！！】，在idea里：Run -> Edit Configurations

JVM參數說明：

• -Xms10M => Java Heap內存初始化值
• -Xmx10M => Java Heap內存最大值

運行結果：

Exception: java.lang.OutOfMemoryError thrown from the UncaughtExceptionHandler in thread "main"Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:60416', transport: 'socket'

創建到3w多個線程的時候開始報OOM錯誤

另外兩個線程池就不做測試了，測試方法一致，只是創建的線程池不一樣

如何定義線程池參數

CPU密集型：線程池的大小推薦為CPU數量+1，CPU數量可以根據Runtime.availableProcessors方法獲取

IO密集型：CPU數量 * CPU利用率 *（1 + 線程等待時間/線程CPU時間）

混合型 => 將任務分為CPU密集型和IO密集型，然后分別使用不同的線程池去處理，從而使每個線程池可以根據各自的工作負載來調整

阻塞隊列 => 推薦使用有界隊列，有界隊列有助於避免資源耗盡的情況發生

拒絕策略 => 默認采用的是AbortPolicy拒絕策略，直接在程序中拋出RejectedExecutionException異常【因為是運行時異常，不強制catch】，這種處理方式不夠優雅。處理拒絕策略有以下幾種比較推薦：

• 在程序中捕獲RejectedExecutionException異常，在捕獲異常中對任務進行處理。針對默認拒絕策略
• 使用CallerRunsPolicy拒絕策略，該策略會將任務交給調用execute的線程執行【一般為主線程】，此時主線程將在一段時間內不能提交任何任務，從而使工作線程處理正在執行的任務。此時提交的線程將被保存在TCP隊列中，TCP隊列滿將會影響客戶端，這是一種平緩的性能降低
• 自定義拒絕策略，只需要實現RejectedExecutionHandler接口即可
• 如果任務不是特別重要，使用DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy拒絕策略將任務丟棄也是可以的

如果使用Executors的靜態方法創建ThreadPoolExecutor對象，可以通過使用Semaphore對任務的執行進行限流也可以避免出現OOM異常。