Java线程池使用和常用参数

2023年8月25日 215次阅读来源: 森林木马

多线程问题：

1、java中为什么要使用多线程
使用多线程，可以把一些大任务分解成多个小任务来执行，多个小任务之间互不影像，同时进行，这样，充分利用了cpu资源。

2、java中简单的实现多线程的方式

继承Thread类，重写run方法;

class MyTread extends Thread{

public void run() {
　　System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}

}
实现Runable接口，实现run方法；
class MyRunnable implements Runnable{

　　public void run() {

　　　　System.out.println(Thread.currentThread().getName());
　　}
}
class ThreadTest {

　　public static void main(String[] args) {

　　　　MyTread thread = new Mythread();
　　　　thread.start();	//开启一个线程

　　　　MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
　　　　Thread runnable = new Thread(myRunnable);
　　　　runnable.start();	//开启一个线程

　　}
}

3、java线程的状态
创建：当new了一个线程，并没有调用start之前，线程处于创建状态；
就绪：当调用了start之后，线程处于就绪状态，这是，线程调度程序还没有设置执行当前线程；
运行：线程调度程序执行到线程时，当前线程从就绪状态转成运行状态，开始执行run方法里边的代码；
阻塞：线程在运行的时候，被暂停执行（通常等待某项资源就绪后在执行，sleep、wait可以导致线程阻塞），这是该线程处于阻塞状态；
死亡：当一个线程执行完run方法里边的代码或调用了stop方法后，该线程结束运行

4、为什么要引入线程池
当我们需要的并发执行线程数量很多时，且每个线程执行很短的时间就结束了，这样，我们频繁的创建、销毁线程就大大降低了工作效率（创建和销毁线程需要时间、资源）。
java中的线程池可以达到这样的效果：一个线程执行完任务之后，继续去执行下一个任务，不被销毁，这样线程利用率提高了。

5、java中的线程池（ThreadPoolExecutor）
说起java中的线程池，就想到java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor。ThreadPoolExecutor类是java线程池中的核心类。他的实现方式有四种：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
　　public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
　　　　int maximumPoolSize,
　　　　long keepAliveTime,
　　　　TimeUnit unit,
　　　　BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
　　　　this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
　　　　Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
　　}

　　　public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
　　　　int maximumPoolSize,
　　　　long keepAliveTime,
　　　　TimeUnit unit,
　　　　BlockingQueue<Runnable> workQueue,
　　　　ThreadFactory threadFactory) {
　　　　this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
　　　　threadFactory, defaultHandler);
　　}

　　public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
　　　　int maximumPoolSize,
　　　　long keepAliveTime,
　　　　TimeUnit unit,
　　　　BlockingQueue<Runnable> workQueue,
　　　　RejectedExecutionHandler handler) {
　　　　this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
　　　　Executors.defaultThreadFactory(), handler);
　　}

　　public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
　　　　int maximumPoolSize,
　　　　long keepAliveTime,
　　　　TimeUnit unit,
　　　　BlockingQueue<Runnable> workQueue,
　　　　ThreadFactory threadFactory,
　　　　RejectedExecutionHandler handler) {
　　　　if (corePoolSize < 0 ||
　　　　　　maximumPoolSize <= 0 ||
　　　　　　maximumPoolSize < corePoolSize ||
　　　　　　keepAliveTime < 0)
　　　　　　throw new IllegalArgumentException();
　　　　if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
　　　　　　throw new NullPointerException();
　　　　this.corePoolSize = corePoolSize;
　　　　this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
　　　　this.workQueue = workQueue;
　　　　this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
　　　　this.threadFactory = threadFactory;
　　　　this.handler = handler;
}

通过ThreadPoolExecutor类的源码可以看出，ThreadPoolExecutor类继承AbstractExecutorService，提供四个构造方法，通过构造方法可以看出前面三个最终掉了最后一个
下面介绍下构造方法中的参数：

corePoolSize：线程池的大小。线程池创建之后不会立即去创建线程，而是等待线程的到来。当当前执行的线程数大于改值是，线程会加入到缓冲队列；
maximumPoolSize：线程池中创建的最大线程数；
keepAliveTime：空闲的线程多久时间后被销毁。默认情况下，改值在线程数大于corePoolSize时，对超出corePoolSize值得这些线程起作用。
unit：TimeUnit枚举类型的值，代表keepAliveTime时间单位，可以取下列值：
TimeUnit.DAYS; //天
　　TimeUnit.HOURS; //小时
　　TimeUnit.MINUTES; //分钟
　　TimeUnit.SECONDS; //秒
　　TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒
　　TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙
　　TimeUnit.NANOSECONDS; //纳秒
workQueue：阻塞队列，用来存储等待执行的任务，决定了线程池的排队策略，有以下取值：
　　ArrayBlockingQueue;
　　LinkedBlockingQueue;
　　SynchronousQueue;
　　threadFactory：线程工厂，是用来创建线程的。默认new Executors.DefaultThreadFactory();
handler:线程拒绝策略。当创建的线程超出maximumPoolSize，且缓冲队列已满时，新任务会拒绝，有以下取值：
　　ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
　　ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。
　　ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
　　ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

以下是具体的实现方式：

//默认策略。使用该策略时，如果线程池队列满了丢掉这个任务并且抛出RejectedExecutionException异常
class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler{

　　public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
　　　　throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() + 
　　　　" rejected from " + 
　　　　executor.toString()); 
　　}
}
//如果线程池队列满了，会直接丢掉这个任务并且不会有任何异常
class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler{

　　public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {

　　}
}
//丢弃最老的,会将最早进入队列的任务删掉腾出空间，再尝试加入队列
class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler{

　　public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
　　　　if (!executor.isShutdown()) { 
　　　　　　//移除队头元素 
　　　　　　executor.getQueue().poll(); 
　　　　//再尝试入队 
　　　　　　executor.execute(r); 
　　　　} 
　　}
}
//主线程会自己去执行该任务，不会等待线程池中的线程去执行
class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler{

　　public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
　　　　if (!executor.isShutdown()) { 
　　　　　　//直接执行run方法 
　　　　　　r.run(); 
　　　　} 
　　}
}

以下是ThreadPoolExecutor具体的继承结构

public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {

}

这是一个抽象类，实现了ExecutorService接口，并实现了ExecutorService里边的方法，下面看下ExecutorService接口的具体实现

public interface ExecutorService extends Executor {
　　void shutdown();
　　List<Runnable> shutdownNow();
　　boolean isShutdown();
　　boolean isTerminated();
　　boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
　　throws InterruptedException;
　　<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
　　<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
　　Future<?> submit(Runnable task);
　　<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException;
　　<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
　　long timeout, TimeUnit unit)
　　throws InterruptedException;
　　<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
　　throws InterruptedException, ExecutionException;
　　<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
　　long timeout, TimeUnit unit)
　　throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

ExecutorService继承Executor接口，下面是Executor接口的具体实现

public interface Executor {
　　void execute(Runnable command);
}

Executor接口是顶层接口，只声明了一个execute方法，该方法是用来执行传递进来的任务的。
回过头来，咱么重新看ThreadPoolExecutor类，改类里边有以下两个重要的方法：

public void execute(Runnable command) {
　　if (command == null)
　　　　throw new NullPointerException();
　　int c = ctl.get();
　　if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
　　　　if (addWorker(command, true))
　　　　　　return;
　　　　c = ctl.get();
　　}
　　if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
　　　　int recheck = ctl.get();
　　　　if (! isRunning(recheck) && remove(command))
　　　　　　reject(command);
　　　　else if (workerCountOf(recheck) == 0)
　　　　addWorker(null, false);
　　}else if (!addWorker(command, false))
　　　　reject(command);
}
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
　　if (task == null) throw new NullPointerException();
　　RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
　　execute(ftask);
　　return ftask;
}

execute()方法是Executor中声明的方法，在ThreadPoolExecutor有了具体的实现，这个方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，
通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行
submit()方法是ExecutorService中声明的方法，在AbstractExecutorService中进行了实现，Executor中并没有对其进行重写。从实现中可以看出，submit方法最终也调用了execute
方法，也是执行一个人去，但submit方法可以返回执行结果，利用Future来获取任务执行结果。

6、Spring中的线程池
Spring中的线程池是由ThreadPoolTaskExecutor类来实现的。该类的实现原理最终也是调用了java中的ThreadPoolExecutor类中的一些方法。具体的实现读者可以自己去翻阅Spring
的源码，这里笔者就不罗列了。我们看下ThreadPoolTaskExecutor的初始化。
ThreadPoolTaskExecutor有两种常用的有两种初始化方式：xml配置，java代码初始化
xml配置：

<bean id="taskExecutor" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
<property name="corePoolSize" value="5" />
<property name="keepAliveSeconds" value="200" />
<property name="maxPoolSize" value="10" />
<property name="queueCapacity" value="20" />
<property name="rejectedExecutionHandler">
<bean class="java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$CallerRunsPolicy" />
</property>
</bean>

看过上面的内容，读者应该很清楚上面的一些参数代表的意思了吧。笔者在这里不一一去解释了。

public MyThreadPoolTaskExecutor {
@Autowired
private ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor;

　private void test(){
　　taskExecutor.execute(new Runnable(){
　　　　@Override
　　　　public void run() {
　　　　　//执行的代码
　　　　}});
　　}
}

Java代码初始化：

private void test2(){
　　ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
　　executor.setCorePoolSize(10);
　　executor.setMaxPoolSize(15);
　　executor.setKeepAliveSeconds(1);
　　executor.setQueueCapacity(5);
　　executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
　　executor.initialize();
　　executor.execute(new Runnable(){
　　　　@Override
　　　　public void run() {
　　　　　　//执行的代码
　　　　}
　　});
}

常用参数总结：

关于Java线程池的参数设置：线程池是Java多线程里开发里的重要内容，使用难度不大，但如何用好就要明白参数的含义和如何去设置。干货里的内容大多是参考别人的，加入了一些知识点的扩充和看法。希望能对多线程开发学习的童鞋有些启发和帮助。

一、ThreadPoolExecutor的重要参数

1、corePoolSize：核心线程数
* 核心线程会一直存活，及时没有任务需要执行
* 当线程数小于核心线程数时，即使有线程空闲，线程池也会优先创建新线程处理
* 设置allowCoreThreadTimeout=true（默认false）时，核心线程会超时关闭

2、queueCapacity：任务队列容量（阻塞队列）
* 当核心线程数达到最大时，新任务会放在队列中排队等待执行

3、maxPoolSize：最大线程数
* 当线程数>=corePoolSize，且任务队列已满时。线程池会创建新线程来处理任务
* 当线程数=maxPoolSize，且任务队列已满时，线程池会拒绝处理任务而抛出异常

4、 keepAliveTime：线程空闲时间
* 当线程空闲时间达到keepAliveTime时，线程会退出，直到线程数量=corePoolSize
* 如果allowCoreThreadTimeout=true，则会直到线程数量=0

5、allowCoreThreadTimeout：允许核心线程超时
6、rejectedExecutionHandler：任务拒绝处理器
* 两种情况会拒绝处理任务：
– 当线程数已经达到maxPoolSize，切队列已满，会拒绝新任务
– 当线程池被调用shutdown()后，会等待线程池里的任务执行完毕，再shutdown。如果在调用shutdown()和线程池真正shutdown之间提交任务，会拒绝新任务
* 线程池会调用rejectedExecutionHandler来处理这个任务。如果没有设置默认是AbortPolicy，会抛出异常
* ThreadPoolExecutor类有几个内部实现类来处理这类情况：
– AbortPolicy 丢弃任务，抛运行时异常
– CallerRunsPolicy 执行任务
– DiscardPolicy 忽视，什么都不会发生
– DiscardOldestPolicy 从队列中踢出最先进入队列（最后一个执行）的任务
* 实现RejectedExecutionHandler接口，可自定义处理器

二、ThreadPoolExecutor执行顺序

线程池按以下行为执行任务
1. 当线程数小于核心线程数时，创建线程。
2. 当线程数大于等于核心线程数，且任务队列未满时，将任务放入任务队列。
3. 当线程数大于等于核心线程数，且任务队列已满
– 若线程数小于最大线程数，创建线程
– 若线程数等于最大线程数，抛出异常，拒绝任务

三、如何设置参数

1、默认值
* corePoolSize=1
* queueCapacity=Integer.MAX_VALUE
* maxPoolSize=Integer.MAX_VALUE
* keepAliveTime=60s
* allowCoreThreadTimeout=false
* rejectedExecutionHandler=AbortPolicy()

2、如何来设置
* 需要根据几个值来决定
– tasks ：每秒的任务数，假设为500~1000
– taskcost：每个任务花费时间，假设为0.1s
– responsetime：系统允许容忍的最大响应时间，假设为1s
* 做几个计算
– corePoolSize = 每秒需要多少个线程处理？
* threadcount = tasks/(1/taskcost) =tasks*taskcout = (500~1000)*0.1 = 50~100 个线程。corePoolSize设置应该大于50
* 根据8020原则，如果80%的每秒任务数小于800，那么corePoolSize设置为80即可
– queueCapacity = (coreSizePool/taskcost)*responsetime
* 计算可得 queueCapacity = 80/0.1*1 = 80。意思是队列里的线程可以等待1s，超过了的需要新开线程来执行
* 切记不能设置为Integer.MAX_VALUE，这样队列会很大，线程数只会保持在corePoolSize大小，当任务陡增时，不能新开线程来执行，响应时间会随之陡增。
– maxPoolSize = (max(tasks)- queueCapacity)/(1/taskcost)
* 计算可得 maxPoolSize = (1000-80)/10 = 92
* （最大任务数-队列容量）/每个线程每秒处理能力 = 最大线程数
– rejectedExecutionHandler：根据具体情况来决定，任务不重要可丢弃，任务重要则要利用一些缓冲机制来处理
– keepAliveTime和allowCoreThreadTimeout采用默认通常能满足

3、以上都是理想值，实际情况下要根据机器性能来决定。如果在未达到最大线程数的情况机器cpu load已经满了，则需要通过升级硬件（呵呵）和优化代码，降低taskcost来处理。

设置。

    原文作者：森林木马
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