Java并发编程(九)——线程池重点参数详解

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-01-19 04:59 17阅读 0赞

## 前言 ##

在上一讲[Java并发编程(八)——走进线程池][Java] 中我们认识了线程池。

本文我们重点来看一下java中线程池中的几个参数。

## 线程池的各个参数 ##

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1.  corePoolSize 是核心线程数，也就是常驻线程池的线程数量；
2.  与corePoolSize 对应的是 maximumPoolSize，表示线程池最大线程数量，当我们的任务特别多而 corePoolSize 核心线程数无法满足需求的时候，就会向线程池中增加线程，以便应对任务突增的情况；

![线程池2-2][2-2]

如上图所示，当提交任务后，线程池首先会检查当前线程数，如果此时线程数小于核心线程数，比如最开始线程数量为 0，则新建线程并执行任务，随着任务的不断增加，线程数会逐渐增加并达到核心线程数，此时如果仍有任务被不断提交，就会被放入 workQueue 任务队列中，等待核心线程执行完当前任务后重新从 workQueue 中提取正在等待被执行的任务。

此时，假设我们的任务特别的多，已经达到了 workQueue 的容量上限，这时线程池就会启动后备力量，也就是 maximumPoolSize 最大线程数，线程池会在 corePoolSize 核心线程数的基础上继续创建线程来执行任务，假设任务被不断提交，线程池会持续创建线程直到线程数达到 maximumPoolSize 最大线程数，如果依然有任务被提交，这就超过了线程池的最大处理能力，这个时候线程池就会拒绝这些任务，我们可以看到实际上任务进来之后，线程池会逐一判断 corePoolSize、workQueue、maximumPoolSize，如果依然不能满足需求，则会拒绝任务。

### corePoolSize 与 maximumPoolSize ###

corePoolSize 指的是核心线程数，线程池初始化时线程数默认为 0，当有新的任务提交后，会创建新线程执行任务，如果不做特殊设置，此后线程数通常不会再小于 corePoolSize ，**因为它们是核心线程，即便未来可能没有可执行的任务也不会被销毁**。随着任务量的增加，在任务队列满了之后，线程池会进一步创建新线程，最多可以达到 maximumPoolSize 来应对任务多的场景，如果未来线程有空闲，大于 corePoolSize 的线程会被合理回收。所以正常情况下，线程池中的线程数量会处在 corePoolSize 与 maximumPoolSize 的闭区间内。

用个形象的比喻：

> 我们可以把 corePoolSize 与 maximumPoolSize 比喻成长工与临时工，通常古代一个大户人家会有几个固定的长工，负责日常的工作，而大户人家起初肯定也是从零开始雇佣长工的。假如长工数量被老爷设定为 5 人，也就对应了 corePoolSize，不管这 5 个长工是忙碌还是空闲，都会一直在大户人家待着，可到了农忙或春节，长工的人手显然就不够用了，这时就需要雇佣更多的临时工，这些临时工就相当于在 corePoolSize 的基础上继续创建新线程，但临时工也是有上限的，也就对应了 maximumPoolSize，随着农忙或春节结束，老爷考虑到人工成本便会解约掉这些临时工，家里工人数量便会从 maximumPoolSize 降到 corePoolSize，所以老爷家的工人数量会一致保持在 corePoolSize 和 maximumPoolSize 的区间。

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在这里我们用一个动画把整个线程池变化过程生动地描述出来，比如线程池的 corePoolSize 为 5，maximumPoolSize 为 10，任务队列容量为 100，随着任务被提交，我们的线程数量会从 0 慢慢增长到 5，然后就不再增长了，新的任务会被放入队列中，直到队列被塞满，然后在 corePoolSize 的基础上继续创建新线程来执行队列中的任务，线程会逐渐增加到 maximumPoolSize， 然后线程数不再增加，如果此时仍有任务被不断提交，线程池就会拒绝任务。随着队列中任务被执行完，被创建的 10 个线程现在无事可做了，这时线程池会根据 keepAliveTime 参数来销毁线程，已达到减少内存占用的目的。

通过对流程图的理解和动画演示，我们总结出线程池的几个特点：

>  *  线程池希望保持较少的线程数，并且只有在负载变得很大时才增加线程。
>  *  线程池只有在任务队列填满时才创建多于 corePoolSize 的线程，如果使用的是无界队列（例如 LinkedBlockingQueue），那么由于队列不会满，所以线程数不会超过 corePoolSize。
>  *  通过设置 corePoolSize 和 maximumPoolSize 为相同的值，就可以创建固定大小的线程池。
>  *  通过设置 maximumPoolSize 为很高的值，例如 Integer.MAX\_VALUE，就可以允许线程池创建任意多的线程。

### keepAliveTime+时间单位 ###

当线程池中线程数量多于核心线程数时，而此时又没有任务可做，线程池就会检测线程的 keepAliveTime，如果超过规定的时间，无事可做的线程就会被销毁，以便减少内存的占用和资源消耗。如果后期任务又多了起来，线程池也会根据规则重新创建线程，所以这是一个可伸缩的过程，比较灵活，我们也可以用 setKeepAliveTime 方法动态改变 keepAliveTime 的参数值。

### ThreadFactory ###

ThreadFactory 实际上是一个线程工厂，它的作用是生产线程以便执行任务。我们可以选择使用默认的线程工厂，创建的线程都会在同一个线程组，并拥有一样的优先级，且都不是守护线程，我们也可以选择自己定制线程工厂，以方便给线程自定义命名，不同的线程池内的线程通常会根据具体业务来定制不同的线程名。

### workQueue 和 Handler ###

workQueue 和 Handler，它们分别对应阻塞队列和任务拒绝策略。

newThreadPoolExecutor(5, 10, 5, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(),
       new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

以便在必要的时候按照我们的策略来拒绝任务，那么拒绝任务的时机是什么呢？线程池会在以下两种情况下会拒绝新提交的任务：

1.  第一种情况是当我们调用 shutdown 等方法关闭线程池后，即便此时可能线程池内部依然有没执行完的任务正在执行，但是由于线程池已经关闭，此时如果再向线程池内提交任务，就会遭到拒绝。
2.  第二种情况是线程池没有能力继续处理新提交的任务，也就是工作已经非常饱和的时候。

我们具体讲一下第二种情况，也就是由于工作饱和导致的拒绝。比如新建一个线程池，使用容量上限为 10 的 ArrayBlockingQueue 作为任务队列，并且指定线程池的核心线程数为 5，最大线程数为 10，假设此时有 20 个耗时任务被提交，在这种情况下，线程池会首先创建核心数量的线程，也就是5个线程来执行任务，然后往队列里去放任务，队列的 10 个容量被放满了之后，会继续创建新线程，直到达到最大线程数 10。此时线程池中一共有 20 个任务，其中 10 个任务正在被 10 个线程执行，还有 10 个任务在任务队列中等待，而且由于线程池的最大线程数量就是 10，所以已经不能再增加更多的线程来帮忙处理任务了，这就意味着此时线程池工作饱和，这个时候再提交新任务时就会被拒绝。

![线程池2-3][2-3]

如何正确地选择拒绝策略呢？Java 在 ThreadPoolExecutor 类中为我们提供了 4 种默认的拒绝策略来应对不同的场景，都实现了 RejectedExecutionHandler 接口，如图所示：

![线程池2-4][2-4]

#### 四种拒绝策略 ####

1.  第一种拒绝策略是 AbortPolicy，这种拒绝策略在拒绝任务时，会直接抛出一个类型为 RejectedExecutionException 的 RuntimeException，让你感知到任务被拒绝了，于是你便可以根据业务逻辑选择重试或者放弃提交等策略。
2.  第二种拒绝策略是 DiscardPolicy，这种拒绝策略正如它的名字所描述的一样，当新任务被提交后直接被丢弃掉，也不会给你任何的通知，相对而言存在一定的风险，因为我们提交的时候根本不知道这个任务会被丢弃，可能造成数据丢失。
3.  第三种拒绝策略是 DiscardOldestPolicy，如果线程池没被关闭且没有能力执行，则会丢弃任务队列中的头结点，通常是存活时间最长的任务，这种策略与第二种不同之处在于它丢弃的不是最新提交的，而是队列中存活时间最长的，这样就可以腾出空间给新提交的任务，但同理它也存在一定的数据丢失风险。
4.  第四种拒绝策略是 CallerRunsPolicy，相对而言它就比较完善了，当有新任务提交后，如果线程池没被关闭且没有能力执行，则把这个任务交于提交任务的线程执行，也就是谁提交任务，谁就负责执行任务。这样做主要有两点好处。
    
    1.  第一点新提交的任务不会被丢弃，这样也就不会造成业务损失。
    2.  第二点好处是，由于谁提交任务谁就要负责执行任务，这样提交任务的线程就得负责执行任务，而执行任务又是比较耗时的，在这段期间，提交任务的线程被占用，也就不会再提交新的任务，减缓了任务提交的速度，相当于是一个负反馈。在此期间，线程池中的线程也可以充分利用这段时间来执行掉一部分任务，腾出一定的空间，相当于是给了线程池一定的缓冲期。

## 总结 ##

1.  corePoolSize 与 maximumPoolSize分别对应核心线程数和最大线程数；
2.  keepAliveTime+时间单位是线程存活时间
3.  ThreadFactory是线程工厂
4.  workQueue 和 Handler分别是阻塞队列和拒绝策略，共有四种拒绝策略，也可以自定义拒绝策略。

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