Java多线程 - 线程池的七大参数？手写一个线程池？

2022-11-27 12:47:35

线程池

调用逻辑

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {   //步骤一：判断当前正在工作的线程是否比核心线程数量小
            if (addWorker(command, true))    // 以核心线程的身份，添加到工作集合
                return;
            c = ctl.get();
        }
         //步骤二：不满足步骤一，线程池还在RUNNING状态，阻塞队列也没满的情况下，把执行任务添加到阻塞队列workQueue。
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {  
            int recheck = ctl.get();
            //来个double check ，检查线程池是否突然被关闭
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))  
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        //步骤三：如果阻塞队列也满了，执行任务以非核心线程的身份，添加到工作集合
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

addWorker(command, false) 第二个参数控制，是否为核心线程，如果不是执行完成后要回收的。

2. 为什么要使用线程池

线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了core数量，超出数量的线程排队等候，等其他线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行, 一旦等待的线程数超过了缓冲队列长度，小于max, 则开始新增临时线程执行，执行完成后回收该线程。
减少创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销 => 减少内存开销，创建线程占用内存，创建线程需要时间，会延迟处理的请求；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
提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行
线程复用、控制最大并发数、管理线程
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

3. 线程池如何使用？

实现有五种，Executors.newScheduledThreadPool()是带时间调度的，java8新推出
Executors.newWorkStealingPool(int),使用目前机器上可用的处理器作为他的并行度

Executors.newFixedThreadPool(int)

创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程在*队列中等待newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的是 LinkedBlockingQueue，这是一个*队列, 意味着永远不会和max判断

源码：

Executors.newSingleThreadExecutor()

创建一个单线程话的线程池，他只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序执行

newSingleThreadExecutor将corePoolSize和maximumPoolSize都设置为1，使用LinkedBlockingQueue

源码：

Executors.newCachedThreadPool()

创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲县城，若无可回收，则新建线程

newCachedThreadPool将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE,使用的SynchronousQueue,也就是说来了任务就创建线程运行，当线程空闲超过60s，就销毁线程

源码：

在使用CachedThreadPool时，一定要注意控制任务的数量，否则，由于大量线程同时运行，很有会造成系统瘫痪。

Executors.newScheduledThreadPool()

创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

在来看看ScheduledThreadPoolExecutor（）的构造函数：

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
 	super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
 	new DelayedWorkQueue());
 }

ScheduledThreadPoolExecutor的父类即ThreadPoolExecutor，因此这里各参数含义和上面一样。值得关心的是DelayedWorkQueue这个阻塞对列。

它作为静态内部类就在ScheduledThreadPoolExecutor中进行了实现。简单的说，DelayedWorkQueue是一个*队列，它能按一定的顺序对工作队列中的元素进行排列。

总结

我们可以看到底层的代码都是由ThreadPoolExecutor这个类的构造方法创建的，只是传入的参数不同，那么研究一下这个类以及这些参数就很有必要，下节我们将介绍这些参数的使用

4. 线程池的几个重要参数

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

简单介绍一下：

corePoolSize: 线程池中常驻核心线程数

在创建了线程池后，当有请求任务来之后，就会安排池中的线程去执行请求任务
当线程池的线程数达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中

maximumPoolSize: 线程池能够容纳同时执行的最大线程数，必须大于等于1
keepAliveTime: 多余的空闲线程的存活时间

当前线程池数量超过corePoolSize时，档口空闲时间达到keepAliveTime值时，多余空闲线程会被销毁到只剩下corePoolSize个线程为止, newCachedThreadPool

unit: keepAliveTime的单位
workQueue: 任务队列，被提交但尚未被执行的任务

任务队列底层是BlockingQueue阻塞队列！不清楚阻塞队列的参考这篇文章：用阻塞队列实现一个生产者消费者模型？

threadFactory:表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程一般用默认的即可
handler: 拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数(maximumPoolSize)时如何来拒绝请求执行的runable的策略

默认拒绝策略为AbortPolicy，即丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常
DiscardPolicy：丢弃任务，但是不抛出异常。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新提交被拒绝的任务
CallerRunsPolicy：由调用线程（提交任务的线程）处理该任务

5. 线程池的底层工作原理以及过程

6. 你在工作中单一的/固定数的/可变的三种创建线程池的方法，用哪个多？

回答：一个都不用，我们生产上只能使用自定义的!!!!

为什么?

线程池不允许使用Executors创建，试试通过spring的 ThreadPoolExecutor的方式，规避资源耗尽风险

阿里巴巴规范手册当中提到：

FixedThreadPool和SingleThreadPool允许请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量请求，导致OOM;
CachedThreadPool和ScheduledThreadPool允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量线程，导致OOM

工作中时如何使用线程池的

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class MyThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                //corePoolSize:常驻核心线程数
                2,
                //maximumPoolSize:最大的可容纳线程数
                5,
                //存活时间设置为1s
                1L,
                TimeUnit.SECONDS,
                //这里用LinkedBlockingQueue，且容量为3，意味着等候区最大容量三个任务
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                //默认的defaultThreadFactory即可
                Executors.defaultThreadFactory(),
                //丢弃方法使用AbortPolicy()
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

        //这里用来做任务的处理执行
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            threadPoolExecutor.execute(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 办理业务；");
            });
        }
        threadPoolExecutor.shutdown();
    }
}

当任务数量变多或者任务变重时：如将我们的任务数量调整为20时，此时运行结果为：

pool-1-thread-1	 办理业务；
pool-1-thread-3	 办理业务；
pool-1-thread-2	 办理业务；
pool-1-thread-3	 办理业务；
pool-1-thread-1	 办理业务；
pool-1-thread-4	 办理业务；
pool-1-thread-1	 办理业务；
pool-1-thread-3	 办理业务；
pool-1-thread-2	 办理业务；
pool-1-thread-5	 办理业务；
pool-1-thread-4	 办理业务；
pool-1-thread-1	 办理业务；
pool-1-thread-3	 办理业务；
pool-1-thread-1	 办理业务；
pool-1-thread-2	 办理业务；
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task com.juc.threadPool.MyThreadPoolDemo$$Lambda$1/558638686@6d03e736 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@568db2f2[Running, pool size = 5, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 15]
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2063)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:830)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1379)
	at com.juc.threadPool.MyThreadPoolDemo.main(MyThreadPoolDemo.java:27)

发生了异常，且任务只执行完了15个，我们可以看到其中active threads = 0, queued tasks = 0也就是说我的阻塞队列已经满了，且没有空闲的线程了，此时再申请任务我就会抛出异常，这是线程池handler参数的拒绝策略，当我们更改策略为ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()时，运行结果当中存在main 办理业务；语句，也就意味着线程池将某些任务回退到了调用者，另外的两个拒绝策略在此就不演示

7 合理配置线程池你是如何考虑的?

CPU密集型：

CPU密集任务只有在真正多核CPU上才可能得到加速(通过多线程) 而在单核CPU上，无论你开几个模拟的多线程该任务都不可能得到加速，因为CPU总的运算能力就那些

一般公式:CPU核数+1个线程的线程池

IO密集型

参考公式: 最大并行宽度即可

码农公寓

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