Java之ThreadPoolExcutor和四種常見的線程池

一、ThreadPoolExcutors的作用

java提供了ThreadPoolExcutors來(lái)創(chuàng)建一個(gè)線程池，我們?yōu)槭裁匆镁€程池呢?
1.降低資源的消耗：通過重復(fù)利用已經(jīng)創(chuàng)建好的線程降低線程的創(chuàng)建和銷毀帶來(lái)的損耗

2.提高響應(yīng)速度：因?yàn)榫€程池中的線程處于等待分配任務(wù)的狀態(tài)，當(dāng)任務(wù)來(lái)時(shí)無(wú)需創(chuàng)建新的線程就能執(zhí)行

3.提高線程的可管理性
 
二、ThreadPoolExecutor構(gòu)造函數(shù)參數(shù)詳細(xì)介紹

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

1.int corePoolSize（核心線程數(shù)）
線程池新建線程的時(shí)候，如果當(dāng)前線程總數(shù)小于corePoolSize，則新建的是核心線程，如果超過corePoolSize，則新建的是非核心線程；核心線程默認(rèn)情況下會(huì)一直存活在線程池中，即使這個(gè)核心線程啥也不干(閑置狀態(tài))；如果設(shè)置了 allowCoreThreadTimeOut 為 true，那么核心線程如果不干活(閑置狀態(tài))的話，超過一定時(shí)間(時(shí)長(zhǎng)下面參數(shù)決定)，就會(huì)被銷毀掉。

2.int maximumPoolSize（線程池能容納的最大線程數(shù)量）
線程總數(shù) = 核心線程數(shù) + 非核心線程數(shù)。

3.long keepAliveTime（非核心線程空閑存活時(shí)長(zhǎng)）
非核心線程空閑時(shí)長(zhǎng)超過該時(shí)長(zhǎng)將會(huì)被回收，主要應(yīng)用在緩存線程池中，當(dāng)設(shè)置了 allowCoreThreadTimeOut 為 true 時(shí)，對(duì)核心線程同樣起作用。

4.TimeUnit unit
空閑線程的存活時(shí)間（keepAliveTime 的單位）它是一個(gè)枚舉類型，常用的如：TimeUnit.SECONDS（秒）、TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）。

5.BlockingQueue workQueue（任務(wù)隊(duì)列）
當(dāng)所有的核心線程都在干活時(shí)，新添加的任務(wù)會(huì)被添加到這個(gè)隊(duì)列中等待處理，如果隊(duì)列滿了，則新建非核心線程執(zhí)行任務(wù)

常用的workQueue類型：

    （1）SynchornousQueue：這隊(duì)列接收到任務(wù)時(shí)會(huì)直接交給線程處理，而不保留它，如果所有的線程都在工作，那就創(chuàng)建一   個(gè)新的線程來(lái)處理這個(gè)任務(wù)，為了保證不出現(xiàn)線程數(shù)達(dá)到maxnumPoolSize而不能新建線程的錯(cuò)誤，所以使用這個(gè)類型 的隊(duì)列時(shí)，maxnumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE，即無(wú)限大，然后核心線程數(shù)corePoolSize一般是0.

    （2）LinkedBlockingQueue：這個(gè)隊(duì)列接收到任務(wù)的時(shí)候，如果當(dāng)前線程數(shù)小于核心線程數(shù)，則新建線程(核心線程)處理任務(wù)；如果當(dāng)前線程數(shù)等于核心線程數(shù)，則進(jìn)入隊(duì)列等待。由于這個(gè)隊(duì)列沒有最大值限制，即所有超過核心線程數(shù)的任務(wù)都將被添加到隊(duì)列中，這也就導(dǎo)致了 maximumPoolSize 的設(shè)定失效，因?yàn)榭偩€程數(shù)永遠(yuǎn)不會(huì)超過 corePoolSize。

    （3）ArrayBlockingQueue：可以限定隊(duì)列的長(zhǎng)度，接收到任務(wù)的時(shí)候，如果沒有達(dá)到 corePoolSize 的值，則新建線程(核心線程)執(zhí)行任務(wù)，如果達(dá)到了，則入隊(duì)等候，如果隊(duì)列已滿，則新建線程(非核心線程)執(zhí)行任務(wù)，又如果總線程數(shù)到了 maximumPoolSize，并且隊(duì)列也滿了，則發(fā)生錯(cuò)誤。

    （4）DelayQueue：隊(duì)列內(nèi)元素必須實(shí)現(xiàn) Delayed 接口，這就意味著你傳進(jìn)去的任務(wù)必須先實(shí)現(xiàn) Delayed 接口。這個(gè)隊(duì)列接收到任務(wù)時(shí)，首先先入隊(duì)，只有達(dá)到了指定的延時(shí)時(shí)間，才會(huì)執(zhí)行任務(wù)。

6.ThreadFactory threadFactory（線程工廠）：用來(lái)創(chuàng)建線程池中的線程，通常用默認(rèn)的即可

7.RejectedExecutionHandler handler（拒絕策略）：在線程池已經(jīng)關(guān)閉的情況下和任務(wù)太多導(dǎo)致最大線程數(shù)和任務(wù)隊(duì)列已經(jīng)飽和，無(wú)法再接收新的任務(wù)，在上面兩種情況下，只要滿足其中一種時(shí)，在使用 execute() 來(lái)提交新的任務(wù)時(shí)將會(huì)拒絕，線程池提供了以下 4 種策略：

AbortPolicy：默認(rèn)策略，在拒絕任務(wù)時(shí)，會(huì)拋出RejectedExecutionException。

CallerRunsPolicy：只要線程池未關(guān)閉，該策略直接在調(diào)用者線程中，運(yùn)行當(dāng)前的被丟棄的任務(wù)。

DiscardOldestPolicy：該策略將丟棄最老的一個(gè)請(qǐng)求，也就是即將被執(zhí)行的任務(wù)，并嘗試再次提交當(dāng)前任務(wù)。

DiscardPolicy：該策略默默的丟棄無(wú)法處理的任務(wù)，不予任何處理。

線程池遵循的原則：
其會(huì)優(yōu)先創(chuàng)建核心線程，執(zhí)行任務(wù)，當(dāng)核心線程增加CorePoolSize后，我們會(huì)把任務(wù)添加到work Queue中，當(dāng)work Queue里面的任務(wù)也塞滿了，線程池就會(huì)創(chuàng)建非核心線程執(zhí)行去執(zhí)行任務(wù)，當(dāng)線程達(dá)到maximumPoolSize時(shí)候和work queue也達(dá)最大值時(shí)候我們會(huì)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的拒絕策略

 
三、4類常見的線程池

newCachedThreadPool創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程池，如果線程池長(zhǎng)度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無(wú)可回收，則新建線程。

newFixedThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)線程池，可控制線程最大并發(fā)數(shù)，超出的線程會(huì)在隊(duì)列中等待。

newScheduledThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)線程池，支持定時(shí)及周期性任務(wù)執(zhí)行。

newSingleThreadExecutor 創(chuàng)建一個(gè)單線程化的線程池，它只會(huì)用唯一的工作線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)按照指定順序(FIFO, LIFO, 優(yōu)先級(jí))執(zhí)行。
其實(shí)他們都是通過ThreadPoolExcutors創(chuàng)建的

1.CachedThreadPool
由Executors的newCachedThreadPool方法創(chuàng)建，不存在核心線程，只存在數(shù)量不定的非核心線程，而且其數(shù)量最大值為Integer.MAX_VALUE。當(dāng)線程池中的線程都處于活動(dòng)時(shí)(全滿),線程池會(huì)創(chuàng)建新的線程來(lái)處理新的任務(wù)，否則就會(huì)利用新的線程來(lái)處理新的任務(wù)，線程池中的空閑線程都有超時(shí)機(jī)制，默認(rèn)超時(shí)時(shí)長(zhǎng)為60s，超過60s的空閑線程就會(huì)被回收。和FixedThreadPool不同的是，CachedThreadPool的任務(wù)隊(duì)列其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)空的集合，這將導(dǎo)致任何任務(wù)都會(huì)被執(zhí)行，因?yàn)樵谶@種場(chǎng)景下SynchronousQueue是不能插入任務(wù)的，SynchronousQueue是一個(gè)特殊的隊(duì)列，在很多情況下可以理解為一個(gè)無(wú)法儲(chǔ)存元素的隊(duì)列。從CachedThreadPool的特性看，這類線程比較適合執(zhí)行大量耗時(shí)較小的任務(wù)。當(dāng)整個(gè)線程池都處于閑置狀態(tài)時(shí)，線程池中的線程都會(huì)因?yàn)槌瑫r(shí)而被停止回收，幾乎是不占任何系統(tǒng)資源。實(shí)現(xiàn)方式如下：

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

2.FixedThreadPool
由Executors的newFixedThreadPool方法創(chuàng)建。它是一種線程數(shù)量固定的線程池，當(dāng)線程處于空閑狀態(tài)時(shí)，他們并不會(huì)被回收，除非線程池被關(guān)閉。當(dāng)所有的線程都處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，新的任務(wù)都會(huì)處于等待狀態(tài)，直到有線程空閑出來(lái)。FixedThreadPool只有核心線程，且該核心線程都不會(huì)被回收，這意味著它可以更快地響應(yīng)外界的請(qǐng)求。jdk實(shí)現(xiàn)如下：FixedThreadPool沒有額外線程，只存在核心線程，而且核心線程沒有超時(shí)機(jī)制，而且任務(wù)隊(duì)列沒有長(zhǎng)度的限制。

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

3.ScheduledThreadPool

通過Executors的newScheduledThreadPool方式創(chuàng)建，核心線程數(shù)量是固定的，而非核心線程是沒有限制的，并且當(dāng)非核心線程閑置時(shí)它會(huì)被立即回收，ScheduledThreadPool這類線程池主要用于執(zhí)行定時(shí)任務(wù)和具有固定時(shí)期的重復(fù)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)方法如下：
 

    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(
            int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
    }
    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                       ThreadFactory threadFactory) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
              new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
    }

4.SingleThreadPool
通過Executors的newSingleThreadExecutor方法來(lái)創(chuàng)建。這類線程池內(nèi)部只有一個(gè)核心線程，它確保所有的任務(wù)都在同一個(gè)線程中按順序執(zhí)行。SingleThreadExecutor的意義在于統(tǒng)一所有外界任務(wù)一個(gè)線程中，這使得這些任務(wù)之間不需要處理線程同步的問題，實(shí)現(xiàn)方式如下：

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

 
四、為什么《阿里巴巴Java開發(fā)手冊(cè)》上要禁止使用Executors來(lái)創(chuàng)建線程池

 Executors創(chuàng)建出來(lái)的線程池使用的全都是無(wú)界隊(duì)列，而使用無(wú)界隊(duì)列會(huì)帶來(lái)很多弊端，最重要的就是，它可以無(wú)限保存任務(wù)，因此很有可能造成OOM異常。同時(shí)在某些類型的線程池里面，使用無(wú)界隊(duì)列還會(huì)導(dǎo)致maxinumPoolSize、keepAliveTime、handler等參數(shù)失效

 
五、我們用代碼測(cè)試下

     
    import java.util.*;
    import java.lang.*;
    import java.io.Serializable;
    import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
    import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
     
     
    class Rextester
    {  
        private static int produceTaskSleepTime = 5;
        private static int consumeTaskSleepTime = 1000;
        private static int taskMaxNumber = 10; //定義最大添加10個(gè)線程到線程池中
        public static void main(String args[]) {
            
            //構(gòu)造一個(gè)線程池
            //該策略默默的丟棄無(wú)法處理的任務(wù)，不予任何處理。
            ThreadPoolExecutor threadPool = getTpe("DiscardPolicy");
            //該策略將丟棄最老的一個(gè)請(qǐng)求，也就是即將被執(zhí)行的任務(wù)，并嘗試再次提交當(dāng)前任務(wù)。
            //ThreadPoolExecutor threadPool = getTpe("DiscardOldestPolicy");
            for (int i = 1; i <= taskMaxNumber; i++) {
                try {
                    //添加任務(wù)到線程池，我們要知道添加的任務(wù)是Runnable
                    String value = "value is: " + i;
                    System.out.println("put：" + value);
                    threadPool.execute(new ThreadPoolTask(value));
                    //線程休息一段時(shí)間，方便我們分析結(jié)果
                    Thread. sleep(produceTaskSleepTime);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
     
       /**
        * 線程池執(zhí)行的任務(wù)
        */
        public static class ThreadPoolTask implements Runnable {
        //保存任務(wù)所需要的數(shù)據(jù)
            private String value;
            public ThreadPoolTask(String value) {
                this.value = value;
            }
            public void run() {
                //打印語(yǔ)句
                System. out.println("start------" + value);
                try {
                    Thread. sleep(consumeTaskSleepTime);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                value = "";
            }
        }
     
       /**
        *初始化線程池
        */
        public static ThreadPoolExecutor getTpe(String type) {
            if ("DiscardOldestPolicy".equals(type)) {
                return  new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3,
                        TimeUnit. SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3),
                        new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
            } else {
                return  new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3,
                        TimeUnit. SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3),
                        new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());    
            }
            //DiscardPolicy DiscardOldestPolicy
        }
    }

運(yùn)行結(jié)果：

    put：value is: 1
    start------value is: 1
    put：value is: 2
    start------value is: 2
    put：value is: 3
    put：value is: 4
    put：value is: 5
    put：value is: 6
    start------value is: 6
    put：value is: 7
    start------value is: 7
    put：value is: 8
    put：value is: 9
    put：value is: 10
    start------value is: 3
    start------value is: 4
    start------value is: 5

我們把上面的生成線程池的代碼不//

ThreadPoolExecutor threadPool = getTpe("DiscardOldestPolicy");

運(yùn)行結(jié)果如下

    put：value is: 1
    start------value is: 1
    put：value is: 2
    start------value is: 2
    put：value is: 3
    put：value is: 4
    put：value is: 5
    put：value is: 6
    start------value is: 6
    put：value is: 7
    start------value is: 7
    put：value is: 8
    put：value is: 9
    put：value is: 10
    start------value is: 8
    start------value is: 9
    start------value is: 10


作者：chen.yu
深信服三年半工作經(jīng)驗(yàn)，目前就職游戲廠商，希望能和大家交流和學(xué)習(xí),
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