ThreadPoolExecutor機制

ThreadPoolExecutor機制

一、概述

  1. ThreadPoolExecutor作為java.util.concurrent包對外提供基礎(chǔ)實現(xiàn)拾碌,以內(nèi)部線程池的形式對外提供管理任務(wù)執(zhí)行吐葱,線程調(diào)度,線程池管理等等服務(wù)校翔;
  2. Executors方法提供的線程服務(wù)弟跑,都是通過參數(shù)設(shè)置來實現(xiàn)不同的線程池機制。
  3. 先來了解其線程池管理的機制防症,有助于正確使用孟辑,避免錯誤使用導(dǎo)致嚴(yán)重故障哎甲。同時可以根據(jù)自己的需求實現(xiàn)自己的線程池

二、核心構(gòu)造方法講解

下面是ThreadPoolExecutor最核心的構(gòu)造方法

構(gòu)造方法參數(shù)講解

參數(shù)名 作用
corePoolSize 最大線程池大小
maximumPoolSize 最大線程池大小
keepAliveTime 線程池中超過corePoolSize數(shù)目的空閑線程最大存活時間扑浸;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(wù)隊列
threadFactory 新建線程工廠
RejectedExecutionHandler 當(dāng)提交任務(wù)數(shù)超過maxmumPoolSize+workQueue之和時烧给,任務(wù)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喝噪,workQueue之間關(guān)系础嫡。

  1. 當(dāng)線程池小于corePoolSize時,新提交任務(wù)將創(chuàng)建一個新線程執(zhí)行任務(wù)酝惧,即使此時線程池中存在空閑線程榴鼎。
  2. 當(dāng)線程池達(dá)到corePoolSize時,新提交任務(wù)將被放入workQueue中晚唇,等待線程池中任務(wù)調(diào)度執(zhí)行
  3. 當(dāng)workQueue已滿巫财,且maximumPoolSize>corePoolSize時,新提交任務(wù)會創(chuàng)建新線程執(zhí)行任務(wù)
  4. 當(dāng)提交任務(wù)數(shù)超過maximumPoolSize時哩陕,新提交任務(wù)由RejectedExecutionHandler處理
  5. 當(dāng)線程池中超過corePoolSize線程平项,空閑時間達(dá)到keepAliveTime時,關(guān)閉空閑線程
  6. 當(dāng)設(shè)置allowCoreThreadTimeOut(true)時悍及,線程池中corePoolSize線程空閑時間達(dá)到keepAliveTime也將關(guān)閉

線程管理機制圖示:

image

三闽瓢、Executors提供的線程池配置方案

  1. 構(gòu)造一個固定線程數(shù)目的線程池,配置的corePoolSize與maximumPoolSize大小相同心赶,同時使用了一個無界LinkedBlockingQueue存放阻塞任務(wù)扣讼,因此多余的任務(wù)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>());
    }
  1. 構(gòu)造一個緩沖功能的線程池缨叫,配置corePoolSize=0椭符,maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,keepAliveTime=60s,以及一個無容量的阻塞隊列 SynchronousQueue耻姥,因此任務(wù)提交之后销钝,將會創(chuàng)建新的線程執(zhí)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>());
    }
  1. 構(gòu)造一個只支持一個線程的線程池琐簇,配置corePoolSize=maximumPoolSize=1曙搬,無界阻塞隊列LinkedBlockingQueue;保證任務(wù)由一個線程串行執(zhí)行
 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
  1. 構(gòu)造有定時功能的線程池鸽嫂,配置corePoolSize纵装,無界延遲阻塞隊列DelayedWorkQueue;有意思的是:maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE据某,由于DelayedWorkQueue是無界隊列橡娄,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、定制屬于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(shù)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(dāng)提交任務(wù)數(shù)超過maxmumPoolSize+workQueue之和時,
     *                          即當(dāng)提交第41個任務(wù)時(前面線程都沒有執(zhí)行完,此測試方法中用sleep(100)),
     *                                任務(wù)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(gòu)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(wù)!");
            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(wù)沒有提交執(zhí)行完,如果銷毀線程池,任務(wù)也就無法執(zhí)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(shù)為30個癣籽,緩沖隊列有10個的線程池挽唉。每個線程任務(wù)滤祖,執(zhí)行時會先睡眠3秒,保證提交10任務(wù)時瓶籽,線程數(shù)目被占用完匠童,再提交30任務(wù)時,阻塞隊列被占用完塑顺,汤求,這樣提交第41個任務(wù)是,會交給CustomRejectedExecutionHandler 異常處理類來處理严拒。

提交任務(wù)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(wù)就不能正常處理了扬绪,因為,execute中提交到任務(wù)隊列是用的offer方法裤唠,如上面代碼挤牛,這個方法是非阻塞的,所以就會交給CustomRejectedExecutionHandler 來處理种蘸,所以對于大數(shù)據(jù)量的任務(wù)來說墓赴,這種線程池,如果不設(shè)置隊列長度會OOM航瞭,設(shè)置隊列長度诫硕,會有任務(wù)得不到處理,接下來我們構(gòu)建一個阻塞的自定義線程池

五沧奴、定制屬于自己的阻塞線程池

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(shù)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(dāng)提交任務(wù)數(shù)超過maxmumPoolSize+workQueue之和時, 
     *                          即當(dāng)提交第41個任務(wù)時(前面線程都沒有執(zhí)行完,此測試方法中用sleep(100)), 
     *                                任務(wù)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(gòu)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(wù)!");  
            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(wù)沒有提交執(zhí)行完,如果銷毀線程池,任務(wù)也就無法執(zhí)行了  
        // exec.destory();  
          
        try {  
            Thread.sleep(10000);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
}  

解釋:當(dāng)提交任務(wù)被拒絕時长窄,進(jìn)入拒絕機制滔吠,我們實現(xiàn)拒絕方法,把任務(wù)重新用阻塞提交方法put提交挠日,實現(xiàn)阻塞提交任務(wù)功能疮绷,防止隊列過大,OOM嚣潜,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(jìn)入拒絕機制冬骚, 我們把runnable任務(wù)拿出來,重新用阻塞操作put懂算,來實現(xiàn)提交阻塞功能
            reject(command);
    }

總結(jié):

  1. 用ThreadPoolExecutor自定義線程池只冻,看線程是的用途,如果任務(wù)量不大计技,可以用無界隊列喜德,如果任務(wù)量非常大,要用有界隊列垮媒,防止OOM
  2. 如果任務(wù)量很大舍悯,還要求每個任務(wù)都處理成功航棱,要對提交的任務(wù)進(jìn)行阻塞提交,重寫拒絕機制萌衬,改為阻塞提交饮醇。保證不拋棄一個任務(wù)
  3. 最大線程數(shù)一般設(shè)為2N+1最好,N是CPU核數(shù)
  4. 核心線程數(shù)秕豫,看應(yīng)用朴艰,如果是任務(wù),一天跑一次馁蒂,設(shè)置為0呵晚,合適,因為跑完就停掉了沫屡,如果是常用線程池饵隙,看任務(wù)量,是保留一個核心還是幾個核心線程數(shù)
  5. 如果要獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果沮脖,用CompletionService金矛,但是注意,獲取任務(wù)的結(jié)果的要重新開一個線程獲取勺届,如果在主線程獲取驶俊,就要等任務(wù)都提交后才獲取,就會阻塞大量任務(wù)結(jié)果免姿,隊列過大OOM饼酿,所以最好異步開個線程獲取結(jié)果
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