四种线程池的解析

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2024-04-01 12:42 14阅读 0赞

首先我们先看一下获取四种线程池的代码：

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ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);    ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();    ExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(10);    ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();

可以发现这四种线程池都是由Executors类生成的。依次点开四个方法的内部实现发现，它们最终调用的都是同一个ThreadPoolExecutor()的构造器，而区别在于构造器的参数不同。我们来看下ThreadPoolExecutor的参数列表：

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

正是由于这几个参数的不同导致了四种线程池的工作机制不同。参考源码对于参数的注释，我们列出参数的含义。

*  corePoolSize：核心线程数量，常驻在线程池中的线程，即使它们是空闲的，也不会销毁，除非设置allowCoreThreadTimeOut的值。
 *  maximumPoolSize：线程池最大线程数量
 *  keepAliveTime：超过核心数量的额外线程也就是非核心线程，在空闲指定的最大时间后被销毁。（假设时间为5s,核心线程数为2，当前线程为4，则超过核心线程数的其余两个线程在空闲5秒后会被销毁。）
 *  unit：时间单位
 *  workQueue：等待队列
 *  threadFactory：生成线程的工厂
 *  handler：当等待队列容量满以及线程池数量达到最大时，如何处理新的任务。
    
     *  AbortPolicy（默认）：直接抛出异常
     *  CallerRunsPolicy：交给调用者所在线程执行。（假设当前调用者线程是Main，那么就交给Main处理）
     *  DiscardOldestPolicy：丢弃最久未处理的任务，再执行当前任务。（最久未处理的，在队列中其实就是队列头节点，查看源码的确调用是poll()方法）
     *  DiscardPolicy：丢掉该任务，并且不抛异常。

**线程池的工作机制：**

当持续往线程池添加任务，当前线程数量小于核心线程数量的时候，新增线程。当前线程数量达到核心线程数量的时候，将任务放入等待队列。当等待队列满的时候，继续创建新线程。当线程池数量达到最大并且等待队列也满的时候，采取拒绝服务策略。

**接下来我们就根据参数来分析不同的线程池：**

#### **FixedThreadPool** ####

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public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
               return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());    }

我们可以看到corePoolSize核心线程数量和maximumPoolSize最大线程数量是一致的，并且keepAliveTime为0。workQueue是LinkedBlockingQueue，这是一个链表阻塞队列。可以得出结论：该线程池是一个固定数量的线程池，并且有一个无界的等待队列。我们可以推导出该线程池适合处理任务量平稳的场景。例如平均一秒接收10个任务，接收任务量曲线不会很陡峭。

适合场景：适合少量的大任务（大任务处理慢，如果线程数量多的话，反而在切换线程上下文时损耗，所以控制线程在一定的数量）。

#### **CachedThreadPool** ####

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public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
               return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,                                      60L, TimeUnit.SECONDS,                                      new SynchronousQueue<Runnable>());    }

我们可以看到corePoolSize核心线程池为0，代表该线程没有核心线程池，意味着线程都是可被回收销毁的，线程池中有时会是空的。并且maximumPoolSize是int最大值，相当于代表该线程池可以无限创建线程。keepAliveTime为60，代表空闲60秒回收线程。workQueue是SynchronousQueue，该同步队列是一个没有容量队列，即一个任务到来后，要等待线程来消费，才能再继续添加任务。我们推导出该线程池适合处理平时没什么任务量，但有时任务量瞬间剧增的场景。

适合场景：大量的小任务（每个任务处理快，不会频繁出现线程处理一半时，切换其他线程）。

**ScheduledThreadPool**

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

我们可以看到该线程池参数最大的区别在于workQueue是DelayedWorkQueue。该队列是一个按延迟时间从小到大排序的堆。并且当队列头节点的延迟时间小于0的时候返回该节点。所以该线程池可以指定一个时间进行定时任务。也可以通过添加任务时递增延迟时间，来进行周期任务。

适合场景：定时任务或者周期任务。

#### **SingleThreadExecutor** ####

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public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
               return new FinalizableDelegatedExecutorService            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));    }

我们可以看到该线程池的corePoolSize核心线程数量和maximumPoolSize最大线程数量都是1，代表该线程有且只有一个固定的线程，既然是单线程，所以该线程池实现的是串行操作，没有并发效果。workQueue是LinkedBlockingQueue，这是一个链表阻塞队列。所以该线程池适合执行串行执行队列中的任务。

适合场景：按顺序串行处理的任务。

**可能读者会好奇keepAliveTime为0代表的含义？****是立即回收线程还是永不回收呢？**

keepAliveTime参数注释明确指明只对非核心线程有用。我们可以从ScheduledThreadPool的源码中推测，如果0代表是永不回收的话，那么ScheduledThreadPool一旦创建出非核心线程的话就不会回收了？这样是很不合理的。所以笔者认为0代表立即回收。

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

**笔者水平有限，如有错误恳请评论指正。**

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