Java中ThreadPoolExecutor線程池的使用方法

這篇文章將為大家詳細講解有關(guān)Java中ThreadPoolExecutor線程池的使用方法，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

Executors

Executors 是一個Java中的工具類. 提供工廠方法來創(chuàng)建不同類型的線程池.

從上圖中也可以看出, Executors的創(chuàng)建線程池的方法, 創(chuàng)建出來的線程池都實現(xiàn)了 ExecutorService接口. 常用方法有以下幾個:

newFixedThreadPool(int Threads): 創(chuàng)建固定數(shù)目線程的線程池, 超出的線程會在隊列中等待.

newCachedThreadPool(): 創(chuàng)建一個可緩存線程池, 如果線程池長度超過處理需要, 可靈活回收空閑線程(60秒), 若無可回收,則新建線程.

newSingleThreadExecutor(): 創(chuàng)建一個單線程化的線程池, 它只會用唯一的工作線程來執(zhí)行任務(wù), 保證所有任務(wù)按照指定順序(FIFO, LIFO, 優(yōu)先級)執(zhí)行. 如果某一個任務(wù)執(zhí)行出錯, 將有另一個線程來繼續(xù)執(zhí)行.

newScheduledThreadPool(int corePoolSize): 創(chuàng)建一個支持定時及周期性的任務(wù)執(zhí)行的線程池, 多數(shù)情況下可用來替代Timer類.

Executors 例子

newCachedThreadPool

線程最大數(shù)為 Integer.MAX_VALUE, 當我們往線程池添加了 n 個任務(wù), 這 n 個任務(wù)都是一起執(zhí)行的.

        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (;;) {
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(1000);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });

        cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (;;) {
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(1000);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });

newFixedThreadPool

        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(1);
        cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (;;) {
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(1000);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });

        cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (;;) {
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(1000);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });

newScheduledThreadPool

三秒執(zhí)行一次, 只有執(zhí)行完這一次后, 才會執(zhí)行.

        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        scheduledExecutorService.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (;;) {
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(2000);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }, 3, TimeUnit.SECONDS);

newSingleThreadExecutor

順序執(zhí)行各個任務(wù), 第一個任務(wù)執(zhí)行完, 才會執(zhí)行下一個.

        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        executorService.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (;;) {
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                        Thread.currentThread().sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });

        executorService.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (;;) {
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                        Thread.currentThread().sleep(2);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });

Executors存在什么問題

在阿里巴巴Java開發(fā)手冊中提到，使用Executors創(chuàng)建線程池可能會導(dǎo)致OOM(OutOfMemory ,內(nèi)存溢出)，但是并沒有說明為什么，那么接下來我們就來看一下到底為什么不允許使用Executors？

我們先來一個簡單的例子，模擬一下使用Executors導(dǎo)致OOM的情況.

/**
 * @author Hollis
 */
public class ExecutorsDemo {
    private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(15);
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            executor.execute(new SubThread());
        }
    }
}

class SubThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            //do nothing
        }
    }
}

通過指定JVM參數(shù)：-Xmx8m -Xms8m 運行以上代碼，會拋出OOM:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
    at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.offer(LinkedBlockingQueue.java:416)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1371)
    at com.hollis.ExecutorsDemo.main(ExecutorsDemo.java:16)

以上代碼指出，ExecutorsDemo.java 的第16行，就是代碼中的 executor.execute(new SubThread());

Java中的 BlockingQueue 主要有兩種實現(xiàn), 分別是 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue.

ArrayBlockingQueue 是一個用數(shù)組實現(xiàn)的有界阻塞隊列, 必須設(shè)置容量.

public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
    if (capacity <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    this.items = new Object[capacity];
    lock = new ReentrantLock(fair);
    notEmpty = lock.newCondition();
    notFull =  lock.newCondition();
}

LinkedBlockingQueue 是一個用鏈表實現(xiàn)的有界阻塞隊列, 容量可以選擇進行設(shè)置, 不設(shè)置的話, 將是一個無邊界的阻塞隊列, 最大長度為 Integer.MAX_VALUE.

public LinkedBlockingQueue() {
    this(Integer.MAX_VALUE);
}

這里的問題就出在如果我們不設(shè)置 LinkedBlockingQueue 的容量的話, 其默認容量將會是 Integer.MAX_VALUE.

而 newFixedThreadPool 中創(chuàng)建 LinkedBlockingQueue 時, 并未指定容量. 此時, LinkedBlockingQueue 就是一個無邊界隊列, 對于一個無邊界隊列來說, 是可以不斷的向隊列中加入任務(wù)的, 這種情況下就有可能因為任務(wù)過多而導(dǎo)致內(nèi)存溢出問題.

newCachedThreadPool 和 newScheduledThreadPool 這兩種方式創(chuàng)建的最大線程數(shù)可能是Integer.MAX_VALUE, 而創(chuàng)建這么多線程, 必然就有可能導(dǎo)致OOM.

ThreadPoolExecutor 創(chuàng)建線程池

避免使用 Executors 創(chuàng)建線程池, 主要是避免使用其中的默認實現(xiàn), 那么我們可以自己直接調(diào)用 ThreadPoolExecutor 的構(gòu)造函數(shù)來自己創(chuàng)建線程池. 在創(chuàng)建的同時, 給 BlockQueue 指定容量就可以了.

ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(10, 10,
        60L, TimeUnit.SECONDS,
        new ArrayBlockingQueue(10));

這種情況下, 一旦提交的線程數(shù)超過當前可用線程數(shù)時, 就會拋出 java.util.concurrent.RejectedExecutionException, 這是因為當前線程池使用的隊列是有邊界隊列, 隊列已經(jīng)滿了便無法繼續(xù)處理新的請求.

除了自己定義 ThreadPoolExecutor 外. 還有其他方法. 如apache和guava等.

四個構(gòu)造函數(shù)

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

int corePoolSize => 該線程池中核心線程數(shù)最大值
線程池新建線程的時候，如果當前線程總數(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

核心線程默認情況下會一直存活在線程池中, 即使這個核心線程啥也不干(閑置狀態(tài)).

如果指定 ThreadPoolExecutor 的 allowCoreThreadTimeOut 這個屬性為 true, 那么核心線程如果不干活(閑置狀態(tài))的話, 超過一定時間(時長下面參數(shù)決定), 就會被銷毀掉

很好理解吧, 正常情況下你不干活我也養(yǎng)你, 因為我總有用到你的時候, 但有時候特殊情況(比如我自己都養(yǎng)不起了), 那你不干活我就要把你干掉了

int maximumPoolSize
該線程池中線程總數(shù)最大值

線程總數(shù) = 核心線程數(shù) + 非核心線程數(shù).

long keepAliveTime
該線程池中非核心線程閑置超時時長

一個非核心線程, 如果不干活(閑置狀態(tài))的時長超過這個參數(shù)所設(shè)定的時長, 就會被銷毀掉

如果設(shè)置 allowCoreThreadTimeOut = true, 則會作用于核心線程

TimeUnit unit

keepAliveTime的單位, TimeUnit是一個枚舉類型, 其包括:

TimeUnit.DAYS;               //天
TimeUnit.HOURS;             //小時
TimeUnit.MINUTES;           //分鐘
TimeUnit.SECONDS;           //秒
TimeUnit.MILLISECONDS;      //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS;      //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS;       //納秒

BlockingQueue workQueue

一個阻塞隊列, 用來存儲等待執(zhí)行的任務(wù). 也就是說現(xiàn)在有10個任務(wù), 核心線程 有四個, 非核心線程有六個, 那么這六個線程會被添加到 workQueue 中, 等待執(zhí)行.

這個參數(shù)的選擇也很重要, 會對線程池的運行過程產(chǎn)生重大影響, 一般來說, 這里的阻塞隊列有以下幾種選擇:

SynchronousQueue: 這個隊列接收到任務(wù)的時候, 會直接提交給線程處理, 而不保留它, 如果所有線程都在工作怎么辦？ 那就*新建一個線程來處理這個任務(wù)！所以為了保證不出現(xiàn)<線程數(shù)達到了maximumPoolSize而不能新建線程>的錯誤, 使用這個類型隊列的時候, maximumPoolSize 一般指定成 Integer.MAX_VALUE, 即無限大.

LinkedBlockingQueue: 這個隊列接收到任務(wù)的時候, 如果當前線程數(shù)小于核心線程數(shù), 則核心線程處理任務(wù); 如果當前線程數(shù)等于核心線程數(shù), 則進入隊列等待. 由于這個隊列最大值為 Integer.MAX_VALUE , 即所有超過核心線程數(shù)的任務(wù)都將被添加到隊列中，這也就導(dǎo)致了 maximumPoolSize 的設(shè)定失效, 因為總線程數(shù)永遠不會超過 corePoolSize.

ArrayBlockingQueue: 可以限定隊列的長度, 接收到任務(wù)的時候, 如果沒有達到 corePoolSize 的值, 則核心線程執(zhí)行任務(wù), 如果達到了, 則入隊等候, 如果隊列已滿, 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, 并且隊列也滿了, 則發(fā)生錯誤.

DelayQueue: 隊列內(nèi)元素必須實現(xiàn) Delayed 接口, 這就意味著你傳進去的任務(wù)必須先實現(xiàn)Delayed接口. 這個隊列接收到任務(wù)時, 首先先入隊, 只有達到了指定的延時時間, 才會執(zhí)行任務(wù).

ThreadFactory threadFactory

它是ThreadFactory類型的變量, 用來創(chuàng)建新線程.

默認使用 Executors.defaultThreadFactory() 來創(chuàng)建線程. 使用默認的 ThreadFactory 來創(chuàng)建線程時, 會使新創(chuàng)建的線程具有相同的 NORM_PRIORITY 優(yōu)先級并且是非守護線程, 同時也設(shè)置了線程的名稱.

RejectedExecutionHandler handler

表示當拒絕處理任務(wù)時的策略, 有以下四種取值:

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務(wù)并拋出RejectedExecutionException異常(默認).
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：直接丟棄任務(wù), 但是不拋出異常.
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務(wù), 然后重新嘗試執(zhí)行任務(wù)(重復(fù)此過程)
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：用調(diào)用者所在的線程來執(zhí)行任務(wù).

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