线程池之ThreadPoolExecutor概述

2024-04-11 23:18:01

线程池解决了两个不同的问题：

提升性能：它们通常在执行大量异步任务时，由于减少了每个任务的调用开销，并且它们提供了一种限制和管理资源（包括线程）的方法，使得性能提升明显；
统计信息：每个ThreadPoolExecutor保持一些基本的统计信息，例如完成的任务数量。

为了在广泛的上下文中有用，此类提供了许多可调参数和可扩展性钩子。但是，在常见场景中，我们预配置了几种线程池，我们敦促程序员使用更方便的Executors的工厂方法直接使用。

Executors.newCachedThreadPool（*线程池，自动线程回收）
Executors.newFixedThreadPool（固定大小的线程池）；
Executors.newSingleThreadExecutor（单一后台线程）；

注：这里没有提到ScheduledExecutorService ，后续解析。

一、Core and maximum pool sizes 核心和最大线程池数量

参数	翻译
corePoolSize	核心线程池数量
maximumPoolSize	最大线程池数量

线程池执行器将会根据corePoolSize和maximumPoolSize自动地调整线程池大小。

当在execute(Runnable)方法中提交新任务并且少于corePoolSize线程正在运行时，即使其他工作线程处于空闲状态，也会创建一个新线程来处理该请求。如果有多于corePoolSize但小于maximumPoolSize线程正在运行，则仅当队列已满时才会创建新线程。通过设置corePoolSize和maximumPoolSize相同，您可以创建一个固定大小的线程池。通过将maximumPoolSize设置为基本上*的值，例如Integer.MAX_VALUE，您可以允许池容纳任意数量的并发任务。通常，核心和最大池大小仅在构建时设置，但也可以使用setCorePoolSize和setMaximumPoolSize进行动态更改。这段话详细了描述了线程池对任务的处理流程，这里用个图总结一下

二、prestartCoreThread 核心线程预启动

在默认情况下，只有当新任务到达时，才开始创建和启动核心线程，但是我们可以使用 prestartCoreThread() 和 prestartAllCoreThreads() 方法动态调整。
如果使用非空队列构建池，则可能需要预先启动线程。

方法	作用
prestartCoreThread()	创一个空闲任务线程等待任务的到达
prestartAllCoreThreads()	创建核心线程池数量的空闲任务线程等待任务的到达

三、ThreadFactory 线程工厂

新线程使用ThreadFactory创建。如果未另行指定，则使用Executors.defaultThreadFactory默认工厂，使其全部位于同一个ThreadGroup中，并且具有相同的NORM_PRIORITY优先级和非守护进程状态。通过提供不同的ThreadFactory，您可以更改线程的名称，线程组，优先级，守护进程状态等。

四、Keep-alive times 线程存活时间

如果线程池当前拥有超过corePoolSize的线程，那么多余的线程在空闲时间超过keepAliveTime时会被终止 ( 请参阅getKeepAliveTime(TimeUnit) )。这提供了一种在不积极使用线程池时减少资源消耗的方法。如果池在以后变得更加活跃，则应构建新线程。也可以使用方法setKeepAliveTime(long，TimeUnit)进行动态调整。

防止空闲线程在关闭之前终止，可以使用如下方法：

setKeepAliveTime(Long.MAX_VALUE，TimeUnit.NANOSECONDS);

默认情况下，keep-alive策略仅适用于存在超过corePoolSize线程的情况。但是，只要keepAliveTime值不为零，方法allowCoreThreadTimeOut(boolean)也可用于将此超时策略应用于核心线程。

五、Queuing 队列

BlockingQueu用于存放提交的任务，队列的实际容量与线程池大小相关联。

如果当前线程池任务线程数量小于核心线程池数量，执行器总是优先创建一个任务线程，而不是从线程队列中取一个空闲线程。
如果当前线程池任务线程数量大于核心线程池数量，执行器总是优先从线程队列中取一个空闲线程，而不是创建一个任务线程。
如果当前线程池任务线程数量大于核心线程池数量，且队列中无空闲任务线程，将会创建一个任务线程，直到超出maximumPoolSize，如果超时maximumPoolSize，则任务将会被拒绝。

主要有三种队列策略：

Direct handoffs 直接握手队列
Unbounded queues *队列
Bounded queues 有界队列

六、Rejected tasks 拒绝任务

拒绝任务有两种情况：

线程池已经被关闭；
任务队列已满且maximumPoolSizes已满；

无论哪种情况，都会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法。预定义了四种处理策略：

AbortPolicy：默认测策略，抛出RejectedExecutionException运行时异常；
CallerRunsPolicy：这提供了一个简单的反馈控制机制，可以减慢提交新任务的速度；
DiscardPolicy：直接丢弃新提交的任务；
DiscardOldestPolicy：如果执行器没有关闭，队列头的任务将会被丢弃，然后执行器重新尝试执行任务（如果失败，则重复这一过程）；
我们可以自己定义RejectedExecutionHandler，以适应特殊的容量和队列策略场景中。

七、Hook methods 钩子方法

ThreadPoolExecutor为提供了每个任务执行前后提供了钩子方法，重写beforeExecute(Thread，Runnable)和afterExecute(Runnable，Throwable)方法来操纵执行环境；例如，重新初始化ThreadLocals，收集统计信息或记录日志等。此外，terminated()在Executor完全终止后需要完成后会被调用，可以重写此方法，以执行任殊处理。
注意：如果hook或回调方法抛出异常，内部的任务线程将会失败并结束。

八、Queue maintenance 维护队列

getQueue()方法可以访问任务队列，一般用于监控和调试。绝不建议将这个方法用于其他目的。当在大量的队列任务被取消时，remove()和purge()方法可用于回收空间。

九、Finalization 关闭

如果程序中不在持有线程池的引用，并且线程池中没有线程时，线程池将会自动关闭。如果您希望确保即使用户忘记调用 shutdown()方法也可以回收未引用的线程池，使未使用线程最终死亡。那么必须通过设置适当的 keep-alive times 并设置allowCoreThreadTimeOut(boolean) 或者使 corePoolSize下限为0 。
一般情况下，线程池启动后建议手动调用shutdown()关闭。

https://www.jianshu.com/p/c41e942bcd64

码农公寓