关于线程池的问题总结

出处：csdn.net/fly910905/article/details/81584675

合理利用线程池能够带来三个好处

    第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

    第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。

    第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。但是要做到合理的利用线程池，必须对其原理了如指掌。

线程池的主要工作流程

从上图我们可以看出，当提交一个新任务到线程池时，线程池的处理流程如下：

• 首先线程池判断基本线程池是否已满？没满，创建一个工作线程来执行任务。满了，则进入下个流程。

• 其次线程池判断工作队列是否已满？没满，则将新提交的任务存储在工作队列里。满了，则进入下个流程。    

• 最后线程池判断整个线程池是否已满？没满，则创建一个新的工作线程来执行任务，满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

线程池的创建

我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize,keepAliveTime, milliseconds,runnableTaskQueue, threadFactory,handler);

创建一个线程池需要输入几个参数：

• corePoolSize - 线程池核心池的大小。

• maximumPoolSize - 线程池的最大线程数。

• keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

• unit - keepAliveTime 的时间单位。

• workQueue - 用来储存等待执行任务的队列。

• threadFactory - 线程工厂。

• handler - 拒绝策略。

corePoolSize（线程池的基本大小）：当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。

maximumPoolSize（线程池最大大小）：线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

线程池大小

线程池有两个线程数的设置，一个为核心池线程数（corePoolSize），一个为最大线程数（maximumPoolSize）。

在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，等到有任务来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法

当创建的线程数等于 corePoolSize 时，会加入设置的阻塞队列。当队列满时，会创建线程执行任务直到线程池中的数量等于maximumPoolSize。

keepAliveTime（线程活动保持时间）：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。

TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

runnableTaskQueue（任务队列）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。

• ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。

• LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。

• SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。

• PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。

• DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。

ThreadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字，Debug和定位问题时非常有帮助。

RejectedExecutionHandler（饱和策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。

• ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: 丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。(默认)

• ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。

• ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）

• ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务 

当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。

线程池不允许使用Executors去创建

线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。说明：Executors各个方法的弊端：

1）newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor:

主要问题是堆积的请求处理队列可能会耗费非常大的内存，甚至OOM。

newSingleThreadExecutor

创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。

此线程池保证所有任务的执行顺序，按照任务的提交顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

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

newFixedThreadPool

• 创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。

• 线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

• 可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待

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

2）newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool:

主要问题是线程数最大数是Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至OOM。

newCachedThreadPool

• 创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。

• 此线程池不会对线程池大小做限制

• 线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

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

newScheduledThreadPool

创建一个定时线程池，支持定时及周期性任务执行

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }
 
 
 public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }
 
 
 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

线程池创建方式（推荐）

根据阿里巴巴java开发规范，推荐了3种线程池创建方式     

推荐方式1：

首先引入：commons-lang3包

ScheduledExecutorService executorService = new ScheduledThreadPoolExecutor(1,
        new BasicThreadFactory.Builder().namingPattern("example-schedule-pool-%d").daemon(true).build());

推荐方式 2：

首先引入：com.google.guava包

ThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder()
        .setNameFormat("demo-pool-%d").build();
 
    //Common Thread Pool
    ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(5, 200,
        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
        new LinkedBlockingQueue(1024), namedThreadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
 
    pool.execute(()-> System.out.println(Thread.currentThread().getName()));
    pool.shutdown();//gracefully shutdown

推荐方式 3：

spring配置线程池方式：自定义线程工厂bean需要实现ThreadFactory，可参考该接口的其它默认实现类，使用方式直接注入bean，调用execute(Runnable task)方法即可

<bean id="userThreadPool"
        class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
        <property name="corePoolSize" value="10" />
        <property name="maxPoolSize" value="100" />
        <property name="queueCapacity" value="2000" />
 
    <property name="threadFactory" value= threadFactory />
        <property name="rejectedExecutionHandler">
            <ref local="rejectedExecutionHandler" />
        property>
    bean>
    //in code
    userThreadPool.execute(thread);