java多线程之ThreadPoolExecutor

系统管理员 2021-10-01 09:26 311阅读 0赞

**《阿里巴巴java开发手册》中指出了线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显示的创建线程，这样一方面是线程的创建更加规范，可以合理控制开辟线程的数量；另一方面线程的细节管理交给线程池处理，优化了资源的开销。而线程池不允许使用Executors去创建，而要通过ThreadPoolExecutor方式，这一方面是由于jdk中Executor框架虽然提供了如newFixedThreadPool()、newSingleThreadExecutor()、newCachedThreadPool()等创建线程池的方法，但都有其局限性，不够灵活；另外由于前面几种方法内部也是通过ThreadPoolExecutor方式实现，使用ThreadPoolExecutor有助于大家明确线程池的运行规则，创建符合自己的业务场景需要的线程池，避免资源耗尽的风险。**

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

**参数讲解**  
**corePoolSize**:核心线程数，如果他们创建了,它们会一直存在于线程池中，直到线程池关闭

**maximunPoolSize**:线程池可创建的最大线程数（核心线程与辅线程总和），这个值必须大于corePoolSize的值，否则会抛IllegalArgumentException

**keepAliveTime**:辅线程的空闲等待时间，一个辅线程等待多少时间还没有任务给它处理，它就被销毁

**unit**:keepAliveTime的单位(天，小时，分钟，秒，毫秒等等)

**workQueue**:任务等待队列，如果需要处理的任务大于线程池中的线程数，未处理的任务会暂存在任务队列(ps：不一定会保存任务到队列，需要根据当前任务队列的类型来判断，后面详细讲解)

**threadFactory**:线程创建工厂,一般使用默认(Executors.defaultThreadFactory())即可，可以自定义

**handler**:拒接策略，如果线程池中线程都在处理任务，任务队列中保存的任务也达到最大值，不能再接收任务了，如何拒绝

**重要参数详解**

**拒绝策略**：RejectedExecutionHandler，配置当线程池超载时的反应，（线程池已满且待处理任务大于任务等待队列时做出的反应）

*  ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()：直接抛出异常
 *  ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy():将超出任务队列的任务放在调用者线程执行
 *  ThreadPoolExecutor.DiscardOledestPolicy():丢弃任务队列中最老的那个任务，再次提交无法加入的任务
 *  ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy():丢弃无法加入的任务
 *  **自定义策略**：实现RejectedExecutionHandler接口
    
        class MyExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler{
        
            @Override
            public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
                System.out.println("自定义拒绝策略:"+r.toString());
            }
        }

**等待队列**：workQueue可以分为 **直接提交队列**，**有界任务队列**，**无界任务队列**，**优先任务队**

先新建一个Runnable任务，方便后面测试

class Printer implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在执行。");
        }
    }

*  **直接提交队列**：可以使用SynchronousQueue来创建，即任务队列的容量为0，如果当前线程池线程都在处理任务，在来一个任务，就无法处理了，也不会保存在任务队列
    
     *  新建一个核心线程为1，最大线程数为2，空闲线程等待时间设置为30秒，等待队列为 **直接提交队列**，默认工厂，拒绝策略为直接抛出异常，执行10个任务
        
            ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;
                    try {
                        threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 30,
                                TimeUnit.SECONDS,
            //                    设置任务队列为- 直接提交队列
                                new SynchronousQueue<>(),
                                Executors.defaultThreadFactory(),
                                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
                        );
                        Printer printer = new Printer();
                        for (int i = 0; i < 10; i++) {
                            threadPoolExecutor.execute(printer);
                        }
                    } finally {
                        //        关闭线程池
                        threadPoolExecutor.shutdown();
            
                    }
     *  执行结果为：
        
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-2正在执行。
            Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task threads.Printer@5e481248 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@66d3c617[Running, pool size = 2, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 2]
                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 threads.ThreadPoolTest.main(ThreadPoolTest.java:29)

*  **有界任务队列**：使用ArrayBlockingQueue， 如果任务超过corePoolSize，就继续创建直到maximunPoolSize，如果超过maximunPoolSize，就继续存放到这个有界任务队列，队列只能存指定数量的任务(例如10个，如果还有超过10个的任务待处理，会执行拒绝策略)
    
     *  新建一个核心线程为1，最大线程数为2，空闲线程等待时间设置为30秒，等待队列为 **有界任务队列**，默认工厂，拒绝策略为直接抛出异常，执行30个任务
        
            ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;
                    try {
                        threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 30,
                                TimeUnit.SECONDS,
            //                    设置任务队列为- 有界提交队列
                                new ArrayBlockingQueue<>(10),
                                Executors.defaultThreadFactory(),
                                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
                        );
                        Printer printer = new Printer();
                        for (int i = 0; i < 30; i++) {
                            threadPoolExecutor.execute(printer);
                        }
                    } finally {
                        //        关闭线程池
                        threadPoolExecutor.shutdown();
            
                    }

*  执行结果
    
        pool-1-thread-1正在执行。
        pool-1-thread-2正在执行。
        pool-1-thread-1正在执行。
        pool-1-thread-1正在执行。
        pool-1-thread-1正在执行。
        pool-1-thread-1正在执行。
        pool-1-thread-2正在执行。
        pool-1-thread-1正在执行。
        pool-1-thread-2正在执行。
        pool-1-thread-1正在执行。
        pool-1-thread-1正在执行。
        pool-1-thread-1正在执行。
        pool-1-thread-2正在执行。
        Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task threads.Printer@6f94fa3e rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@5e481248[Running, pool size = 2, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 13]
            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 threads.ThreadPoolTest.main(ThreadPoolTest.java:33)
 *  **无界任务队列**：使用LinkedBlockingQueue，就是任务队列可以无限制的存储任务，直到 **内存溢出**，同时使用这中任务队列，会使maximunPoolSize失效，线程池最多会存在corePoolSize个线程去处理任务
    
     *  新建一个核心线程为1，最大线程数为2，空闲线程等待时间设置为30秒(因为maximunPoolSize，会失效，就不会存在辅线程了)，等待队列为 **无界任务队列**，默认工厂，拒绝策略为直接抛出异常，执行30个任务
        
            ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;
                    try {
                        threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 30,
                                TimeUnit.SECONDS,
            //                    设置任务队列为- 无界提交队列
                                new LinkedBlockingQueue<>(),
                                Executors.defaultThreadFactory(),
                                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
                        );
                        Printer printer = new Printer();
                        for (int i = 0; i < 30; i++) {
                            threadPoolExecutor.execute(printer);
                        }
                    } finally {
                        //        关闭线程池
                        threadPoolExecutor.shutdown();
            
                    }
     *  执行结果：可以看到，虽然设置了maximunPoolSize为2，但是只有一个核心线程在处理任务
        
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
            pool-1-thread-1正在执行。
 *  **优先任务队列**：根据任务优先级来进行执行，maximunPoolSize也会失效，线程池最多存在corePoolSize个核心线程，不会创建辅线程
    
     *  修改Printer类：提供一个优先级变量，和对象的比较方法
        
            class Printer implements Runnable,Comparable<Printer> {
            
                private int priority;
            
                public Printer(int priority) {
                    this.priority = priority;
                }
            
                public int getPriority() {
                    return priority;
                }
            
                public void setPriority(int priority) {
                    this.priority = priority;
                }
            
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。优先级是:"+priority);
                }
            
                @Override
                public int compareTo(Printer o) {
                    return this.priority>o.getPriority()?-1:1;
                }
            }
     *  新建一个核心线程为1，最大线程数为2，空闲线程等待时间设置为30秒(同样会使maximunPoolSize失效，只会存在核心线程)，等待队列为 **优先任务队列**，默认工厂，拒绝策略为直接抛出异常，执行30个任务
        
            ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;
                    try {
                        threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 30,
                                TimeUnit.SECONDS,
            //                    设置任务队列为- 优先任务队列
                                new PriorityBlockingQueue<>(),
                                Executors.defaultThreadFactory(),
                                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
                        );
            
                        for (int i = 0; i < 30; i++) {
                            threadPoolExecutor.execute(new Printer(i));
                        }
                    } finally {
                        //        关闭线程池
                        threadPoolExecutor.shutdown();
            
                    }
     *  输出结果：可以看到除了第一个任务是0，其他的都按照优先级来执行了，因为执行到第一个任务，后面的任务被放到任务队列，并重新排序了，所以后面开始是按照优先级顺序进行执行，同时处理任务的线程也只有一个
        
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:0
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:29
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:28
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:27
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:26
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:25
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:24
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:23
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:22
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:21
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:20
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:19
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:18
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:17
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:16
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:15
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:14
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:13
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:12
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:11
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:10
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:9
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:8
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:7
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:6
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:5
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:4
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:3
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:2
            pool-1-thread-1正在执行。优先级是:1

**执行任务的过程监控**

**beforeExecute**：任务执行之前调用

**afterExecute**：任务执行结果后调用

**terminated**：线程池关闭之后调用

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;
    try {
        threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 30,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
        ){
            @Override
            protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
                super.beforeExecute(t, r);
                System.out.println("线程："+t.getName()+"--正在执行：优先级"+((Printer) r).getPriority());
            }
    
            @Override
            protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
                super.afterExecute(r, t);
                System.out.println("优先级"+((Printer) r).getPriority()+"--执行完成");
            }
    
            @Override
            protected void terminated() {
                super.terminated();
                System.out.println("线程池退出******");
            }
        };
    
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            threadPoolExecutor.execute(new Printer(i));
        }
    } finally {
        //        关闭线程池
        threadPoolExecutor.shutdown();
    
    }

*  打印输出为：
    
        线程：pool-1-thread-1--正在执行：优先级0
        pool-1-thread-1正在执行。优先级是:0
        优先级0--执行完成
        线程：pool-1-thread-1--正在执行：优先级1
        pool-1-thread-1正在执行。优先级是:1
        优先级1--执行完成
        线程：pool-1-thread-1--正在执行：优先级2
        pool-1-thread-1正在执行。优先级是:2
        优先级2--执行完成
        线程：pool-1-thread-1--正在执行：优先级3
        pool-1-thread-1正在执行。优先级是:3
        优先级3--执行完成
        线程：pool-1-thread-1--正在执行：优先级4
        pool-1-thread-1正在执行。优先级是:4
        优先级4--执行完成
        线程：pool-1-thread-1--正在执行：优先级5
        pool-1-thread-1正在执行。优先级是:5
        优先级5--执行完成
        线程：pool-1-thread-1--正在执行：优先级6
        pool-1-thread-1正在执行。优先级是:6
        优先级6--执行完成
        线程：pool-1-thread-1--正在执行：优先级7
        pool-1-thread-1正在执行。优先级是:7
        优先级7--执行完成
        线程：pool-1-thread-1--正在执行：优先级8
        pool-1-thread-1正在执行。优先级是:8
        优先级8--执行完成
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