Java线程池使用和常用参数

怼烎@ 2023-07-12 05:13 10阅读 0赞

**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;

**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：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 </td> 
 <td> <code>public</code>&nbsp;<code>class</code>&nbsp;<code>ThreadPoolExecutor&nbsp;</code><code>extends</code>&nbsp;<code>AbstractExecutorService { </code> <code>　　</code><code>public</code>&nbsp;<code>ThreadPoolExecutor(</code><code>int</code>&nbsp;<code>corePoolSize,</code> <code>　　　　</code><code>int</code>&nbsp;<code>maximumPoolSize,</code> <code>　　　　</code><code>long</code>&nbsp;<code>keepAliveTime,</code> <code>　　　　TimeUnit unit,</code> <code>　　　　BlockingQueue&lt;Runnable&gt; workQueue) { </code> <code>　　　　</code><code>this</code><code>(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,</code> <code>　　　　Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);</code> <code>　　}</code> &nbsp; <code>　　　</code><code>public</code>&nbsp;<code>ThreadPoolExecutor(</code><code>int</code>&nbsp;<code>corePoolSize,</code> <code>　　　　</code><code>int</code>&nbsp;<code>maximumPoolSize,</code> <code>　　　　</code><code>long</code>&nbsp;<code>keepAliveTime,</code> <code>　　　　TimeUnit unit,</code> <code>　　　　BlockingQueue&lt;Runnable&gt; workQueue,</code> <code>　　　　ThreadFactory threadFactory) { </code> <code>　　　　</code><code>this</code><code>(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,</code> <code>　　　　threadFactory, defaultHandler);</code> <code>　　}</code> &nbsp; <code>　　</code><code>public</code>&nbsp;<code>ThreadPoolExecutor(</code><code>int</code>&nbsp;<code>corePoolSize,</code> <code>　　　　</code><code>int</code>&nbsp;<code>maximumPoolSize,</code> <code>　　　　</code><code>long</code>&nbsp;<code>keepAliveTime,</code> <code>　　　　TimeUnit unit,</code> <code>　　　　BlockingQueue&lt;Runnable&gt; workQueue,</code> <code>　　　　RejectedExecutionHandler handler) { </code> <code>　　　　</code><code>this</code><code>(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,</code> <code>　　　　Executors.defaultThreadFactory(), handler);</code> <code>　　}</code> &nbsp; <code>　　</code><code>public</code>&nbsp;<code>ThreadPoolExecutor(</code><code>int</code>&nbsp;<code>corePoolSize,</code> <code>　　　　</code><code>int</code>&nbsp;<code>maximumPoolSize,</code> <code>　　　　</code><code>long</code>&nbsp;<code>keepAliveTime,</code> <code>　　　　TimeUnit unit,</code> <code>　　　　BlockingQueue&lt;Runnable&gt; workQueue,</code> <code>　　　　ThreadFactory threadFactory,</code> <code>　　　　RejectedExecutionHandler handler) { </code> <code>　　　　</code><code>if</code>&nbsp;<code>(corePoolSize &lt;&nbsp;</code><code>0</code>&nbsp;<code>||</code> <code>　　　　　　maximumPoolSize &lt;=&nbsp;</code><code>0</code>&nbsp;<code>||</code> <code>　　　　　　maximumPoolSize &lt; corePoolSize ||</code> <code>　　　　　　keepAliveTime &lt;&nbsp;</code><code>0</code><code>)</code> <code>　　　　　　</code><code>throw</code>&nbsp;<code>new</code>&nbsp;<code>IllegalArgumentException();</code> <code>　　　　</code><code>if</code>&nbsp;<code>(workQueue ==&nbsp;</code><code>null</code>&nbsp;<code>|| threadFactory ==&nbsp;</code><code>null</code>&nbsp;<code>|| handler ==&nbsp;</code><code>null</code><code>)</code> <code>　　　　　　</code><code>throw</code>&nbsp;<code>new</code>&nbsp;<code>NullPointerException();</code> <code>　　　　</code><code>this</code><code>.corePoolSize = corePoolSize;</code> <code>　　　　</code><code>this</code><code>.maximumPoolSize = maximumPoolSize;</code> <code>　　　　</code><code>this</code><code>.workQueue = workQueue;</code> <code>　　　　</code><code>this</code><code>.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);</code> <code>　　　　</code><code>this</code><code>.threadFactory = threadFactory;</code> <code>　　　　</code><code>this</code><code>.handler = handler;</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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：

以下是ThreadPoolExecutor具体的继承结构

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 </td> 
 <td> <code>public</code>&nbsp;<code>abstract</code>&nbsp;<code>class</code>&nbsp;<code>AbstractExecutorService&nbsp;</code><code>implements</code>&nbsp;<code>ExecutorService { </code> &nbsp; <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 </td> 
 <td> <code>public</code>&nbsp;<code>interface</code>&nbsp;<code>ExecutorService&nbsp;</code><code>extends</code>&nbsp;<code>Executor { </code> <code>　　</code><code>void</code>&nbsp;<code>shutdown();</code> <code>　　List&lt;Runnable&gt; shutdownNow();</code> <code>　　</code><code>boolean</code>&nbsp;<code>isShutdown();</code> <code>　　</code><code>boolean</code>&nbsp;<code>isTerminated();</code> <code>　　</code><code>boolean</code>&nbsp;<code>awaitTermination(</code><code>long</code>&nbsp;<code>timeout, TimeUnit unit)</code> <code>　　</code><code>throws</code>&nbsp;<code>InterruptedException;</code> <code>　　&lt;T&gt; Future&lt;T&gt; submit(Callable&lt;T&gt; task);</code> <code>　　&lt;T&gt; Future&lt;T&gt; submit(Runnable task, T result);</code> <code>　　Future&lt;?&gt; submit(Runnable task);</code> <code>　　&lt;T&gt; List&lt;Future&lt;T&gt;&gt; invokeAll(Collection&lt;?&nbsp;</code><code>extends</code>&nbsp;<code>Callable&lt;T&gt;&gt; tasks)&nbsp;</code><code>throws</code>&nbsp;<code>InterruptedException;</code> <code>　　&lt;T&gt; List&lt;Future&lt;T&gt;&gt; invokeAll(Collection&lt;?&nbsp;</code><code>extends</code>&nbsp;<code>Callable&lt;T&gt;&gt; tasks,</code> <code>　　</code><code>long</code>&nbsp;<code>timeout, TimeUnit unit)</code> <code>　　</code><code>throws</code>&nbsp;<code>InterruptedException;</code> <code>　　&lt;T&gt; T invokeAny(Collection&lt;?&nbsp;</code><code>extends</code>&nbsp;<code>Callable&lt;T&gt;&gt; tasks)</code> <code>　　</code><code>throws</code>&nbsp;<code>InterruptedException, ExecutionException;</code> <code>　　&lt;T&gt; T invokeAny(Collection&lt;?&nbsp;</code><code>extends</code>&nbsp;<code>Callable&lt;T&gt;&gt; tasks,</code> <code>　　</code><code>long</code>&nbsp;<code>timeout, TimeUnit unit)</code> <code>　　</code><code>throws</code>&nbsp;<code>InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 </td> 
 <td> <code>public</code>&nbsp;<code>interface</code>&nbsp;<code>Executor { </code> <code>　　</code><code>void</code>&nbsp;<code>execute(Runnable command);</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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：

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：

![复制代码][aHR0cHM6Ly9jb21tb24uY25ibG9ncy5jb20vaW1hZ2VzL2NvcHljb2RlLmdpZg]

![复制代码][aHR0cHM6Ly9jb21tb24uY25ibG9ncy5jb20vaW1hZ2VzL2NvcHljb2RlLmdpZg]

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。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 </td> 
 <td> <code>public</code>&nbsp;<code>MyThreadPoolTaskExecutor { </code> <code>@Autowired</code> <code>private</code>&nbsp;<code>ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor;</code> &nbsp; <code>　</code><code>private</code>&nbsp;<code>void</code>&nbsp;<code>test(){ </code> <code>　　taskExecutor.execute(</code><code>new</code>&nbsp;<code>Runnable(){ </code> <code>　　　　</code><code>@Override</code> <code>　　　　</code><code>public</code>&nbsp;<code>void</code>&nbsp;<code>run() { </code> <code>　　　　　</code><code>//执行的代码</code> <code>　　　　}});</code> <code>　　}</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

Java代码初始化：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 </td> 
 <td> <code>private</code>&nbsp;<code>void</code>&nbsp;<code>test2(){ </code> <code>　　ThreadPoolTaskExecutor executor =&nbsp;</code><code>new</code>&nbsp;<code>ThreadPoolTaskExecutor();</code> <code>　　executor.setCorePoolSize(</code><code>10</code><code>);</code> <code>　　executor.setMaxPoolSize(</code><code>15</code><code>);</code> <code>　　executor.setKeepAliveSeconds(</code><code>1</code><code>);</code> <code>　　executor.setQueueCapacity(</code><code>5</code><code>);</code> <code>　　executor.setRejectedExecutionHandler(</code><code>new</code>&nbsp;<code>ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());</code> <code>　　executor.initialize();</code> <code>　　executor.execute(</code><code>new</code>&nbsp;<code>Runnable(){ </code> <code>　　　　</code><code>@Override</code> <code>　　　　</code><code>public</code>&nbsp;<code>void</code>&nbsp;<code>run() { </code> <code>　　　　　　</code><code>//执行的代码</code> <code>　　　　}</code> <code>　　});</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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 = 800。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 = (1000-800)/10 = 20  
                \* （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。

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