线程池应用

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;
}

corePoolSize（必需）：核心线程数。默认情况下，核心线程会一直存活，但是当将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时，核心线程也会超时回收。
maximumPoolSize（必需）：线程池所能容纳的最大线程数。当活跃线程数达到该数值后，后续的新任务将会阻塞。
keepAliveTime（必需）：线程闲置超时时长。如果超过该时长，非核心线程就会被回收。如果将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时，核心线程也会超时回收。
unit（必需）：指定 keepAliveTime 参数的时间单位。常用的有：TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）、TimeUnit.SECONDS（秒）、TimeUnit.MINUTES（分）。
workQueue（必需）：任务队列。通过线程池的 execute() 方法提交的 Runnable 对象将存储在该参数中。其采用阻塞队列实现。
threadFactory（可选）：线程工厂。用于指定为线程池创建新线程的方式。
handler（可选）：拒绝策略。当达到最大线程数时需要执行的饱和策略。

1.4 线程池工作原理

1.5 线程池参数

1.5.1 任务队列（workQueue）

任务队列是基于阻塞队列实现的，即采用生产者消费者模式，在 Java 中需要实现 BlockingQueue 接口。但 Java 已经为我们提供了 7 种阻塞队列的实现：

ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列（数组结构可配合指针实现一个环形队列）。
LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界阻塞队列，在未指明容量时，容量默认为 Integer.MAX_VALUE。
PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列，对元素没有要求，可以实现 Comparable 接口也可以提供 Comparator 来对队列中的元素进行比较。跟时间没有任何关系，仅仅是按照优先级取任务。
DelayQueue：类似于PriorityBlockingQueue，是二叉堆实现的无界优先级阻塞队列。要求元素都实现 Delayed 接口，通过执行时延从队列中提取任务，时间没到任务取不出来。
SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列，消费者线程调用 take() 方法的时候就会发生阻塞，直到有一个生产者线程生产了一个元素，消费者线程就可以拿到这个元素并返回；生产者线程调用 put() 方法的时候也会发生阻塞，直到有一个消费者线程消费了一个元素，生产者才会返回。
LinkedBlockingDeque：使用双向队列实现的有界双端阻塞队列。双端意味着可以像普通队列一样 FIFO（先进先出），也可以像栈一样 FILO（先进后出）。
LinkedTransferQueue：它是ConcurrentLinkedQueue、LinkedBlockingQueue 和 SynchronousQueue 的结合体，但是把它用在 ThreadPoolExecutor 中，和 LinkedBlockingQueue 行为一致，但是是无界的阻塞队列。

注意有界队列和无界队列的区别：如果使用有界队列，当队列饱和时并超过最大线程数时就会执行拒绝策略；而如果使用无界队列，因为任务队列永远都可以添加任务，所以设置 maximumPoolSize 没有任何意义

1.5.2 线程工厂（threadFactory）

线程工厂指定创建线程的方式，需要实现 ThreadFactory 接口，并实现 newThread(Runnable r) 方法。该参数可以不用指定，Executors 框架已经为我们实现了一个默认的线程工厂

/**
 * The default thread factory.
 */
private static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
    private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
    private final ThreadGroup group;
    private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
    private final String namePrefix;
 
    DefaultThreadFactory() {
        SecurityManager s = System.getSecurityManager();
        group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                              Thread.currentThread().getThreadGroup();
        namePrefix = "pool-" +
                      poolNumber.getAndIncrement() +
                     "-thread-";
    }
 
    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = new Thread(group, r,
                              namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                              0);
        if (t.isDaemon())
            t.setDaemon(false);
        if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
            t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        return t;
    }
}

1.6 拒绝策略（handler）

当线程池的线程数达到最大线程数时，需要执行拒绝策略。拒绝策略需要实现 RejectedExecutionHandler 接口，并实现 rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) 方法。不过 Executors 框架已经为我们实现了 4 种拒绝策略：

AbortPolicy（默认）：丢弃任务并抛出 RejectedExecutionException 异常。
CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务。
DiscardPolicy：丢弃任务，但是不抛出异常。可以配合这种模式进行自定义的处理方式。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列最早的未处理任务，然后重新尝试执行任务。

1.7 Executors功能线程池

嫌上面使用线程池的方法太麻烦？其实Executors已经为我们封装好了 4 种常见的功能线程池，如下：

定长线程池（FixedThreadPool）
定时线程池（ScheduledThreadPool ）
可缓存线程池（CachedThreadPool）
单线程化线程池（SingleThreadExecutor）

1.7.1 定长线程池（FixedThreadPool）

特点：只有核心线程，线程数量固定，执行完立即回收，任务队列为链表结构的有界队列。
应用场景：控制线程最大并发数。

使用示例：

// 1. 创建定长线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为3
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     System.out.println("执行任务啦");
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
fixedThreadPool.execute(task);

1.7.2 定时线程池（ScheduledThreadPool ）

特点：核心线程数量固定，非核心线程数量无限，执行完闲置 10ms 后回收，任务队列为延时阻塞队列。
应用场景：执行定时或周期性的任务。

使用示例：

// 1. 创建 定时线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为5
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     System.out.println("执行任务啦");
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
scheduledThreadPool.schedule(task, 1, TimeUnit.SECONDS); // 延迟1s后执行任务
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(task,10,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);// 延迟10ms后、每隔1000ms执行任务

1.7.3 可缓存线程池（CachedThreadPool）

特点：无核心线程，非核心线程数量无限，执行完闲置 60s 后回收，任务队列为不存储元素的阻塞队列。
应用场景：执行大量、耗时少的任务。

使用示例：

// 1. 创建可缓存线程池对象
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     System.out.println("执行任务啦");
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
cachedThreadPool.execute(task);

1.7.4 单线程化线程池（SingleThreadExecutor）

特点：只有 1 个核心线程，无非核心线程，执行完立即回收，任务队列为链表结构的有界队列。
应用场景：不适合并发但可能引起 IO 阻塞性及影响 UI 线程响应的操作，如数据库操作、文件操作等。

使用示例：

// 1. 创建单线程化线程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     System.out.println("执行任务啦");
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
singleThreadExecutor.execute(task);

1.8 对比

1.9 总结

Executors 的 4 个功能线程池虽然方便，但现在已经不建议使用了，而是建议直接通过使用 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。

其实 Executors 的 4 个功能线程有如下弊端：

1.FixedThreadPool 和 SingleThreadExecutor：主要问题是堆积的请求处理队列均采用 LinkedBlockingQueue，可能会耗费非常大的内存，甚至 OOM。
2.CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool：主要问题是线程数最大数是 Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至 OOM。

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u013541140/article/details/95225769

2.ThreadPoolExecutors方式创建线程池

2.1 线程池核心参数

corePoolSzie: 线程核心池所能容纳的线程数，满后仍有任务进入则进入阻塞队列等待

maximumPoolSize: 线程池最多所能容纳的线程数，阻塞队列也满后，仍有任务进入，会新建线程(非核心线程)来执行任务，核心池线程数+新建线程数不得超过此参数数值，否则会触发拒绝策略拒绝任务。即新建的非核心线程数最大值 = maximumPoolSize - corePoolSize

keepAliveTime: 非核心线程若超过此参数指定时间没有任务执行，则销毁线程

TimeUnit unit: 上个参数的时间单位，TimeUnit是枚举类型，有七种参数:
NANOSECONDS ： 1微毫秒 = 1秒 / 1000 * 1000 * 1000
MICROSECONDS ： 1微秒 = 1秒 / 1000 * 1000
MILLISECONDS ： 1毫秒 = 1秒 /1000
SECONDS ：秒
MINUTES ：分
HOURS ：小时
DAYS ：天

BlockingQueue<Runnable> workQueue: 阻塞队列，常用workQueue类型：
SynchronousQueue：这个队列接收到任务的时候，会直接提交给线程处理，而不保留它，如果所有线程都在工作怎么办？那就新建一个线程来处理这个任务！所以为了保证不出现<线程数达到了maximumPoolSize而不能新建线程>的错误，使用这个类型队列的时候，maximumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE，即无限大

LinkedBlockingQueue：这个队列接收到任务的时候，如果当前线程数小于核心线程数，则新建线程(核心线程)处理任务；如果当前线程数等于核心线程数，则进入队列等待。由于这个队列没有最大值限制，即所有超过核心线程数的任务都将被添加到队列中，这也就导致了maximumPoolSize的设定失效，因为总线程数永远不会超过corePoolSize

ArrayBlockingQueue：可以限定队列的长度，接收到任务的时候，如果没有达到corePoolSize的值，则新建线程(核心线程)执行任务，如果达到了，则入队等候，如果队列已满，则新建线程(非核心线程)执行任务，又如果总线程数到了maximumPoolSize，并且队列也满了，则发生错误

DelayQueue：队列内元素必须实现Delayed接口，这就意味着你传进去的任务必须先实现Delayed接口。这个队列接收到任务时，首先先入队，只有达到了指定的延时时间，才会执行任务

threadFactory：用于创建工作线程的工厂。
handler：拒绝策略，往线程池添加任务时，将在下面两种情况触发拒绝策略：1）线程池运行状态不是 RUNNING；2）线程池已经达到最大线程数，并且阻塞队列已满时

2.1 创建线程池示例

//创建核心线程池; 核心池容量=3; 最大线程数=10; 阻塞队列类型为ArrayBlockingQueue,容量=5; KeepAliveTime = 10ms
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 10, 10L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));

2.3 使用线程池

2.3.1 线程服务接口

这里写一些线程接口用来测试线程和拒绝策略

package com.huachun.service;

public interface ThreadPoolService {

    void threadPool(String str);

}

2.3.2 线程池使用示例

package com.huachun.service.impl;

import com.huachun.service.ThreadPoolService;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Service
public class ThreadPoolExecutorService implements ThreadPoolService {

    ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 10, 10L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));

    @Override
    public void threadPool(String str) {
//        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        executor.execute(() -> {
            System.out.println("ThreadPoolExecutor run:" + str);
        });
    }

}

2.4 设置拒绝策略

2.4.1 创建线程实现类

package com.huachun.service.impl;

public class MyThread implements Runnable {

    //region 变量
    private int flag;
    private int currentBlockingQueueSize;

    /**
     * @param flag                     线程编号
     * @param currentBlockingQueueSize 当前阻塞队列等待的线程数量
     */
    public MyThread(int flag, int currentBlockingQueueSize) {
        this.flag = flag;
        this.currentBlockingQueueSize = currentBlockingQueueSize;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程编号：" + getFlag() + "运行中----" + "当前队列中有" + currentBlockingQueueSize + "个线程");
    }

    //获取当前线程编号
    private int getFlag() {
        return flag;
    }
}

2.4.2 封装拒绝策略

package com.huachun.service.impl;

import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

public class RefusePolicy {

    //region 变量
    private static ThreadPoolExecutor executor;

    //region 构造器
    public RefusePolicy(ThreadPoolExecutor executor) {
        this.executor = executor;
    }

    public RefusePolicy() {
    }

    //region 四种策略设置
    // AbortPolicy拒绝策略 --丢任务并抛出异常
    public void SetAbortPolicy() {
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        System.out.println("正在使用AbortPolicy拒绝策略：");
    }

    // DiscardPolicy拒绝策略 --丢任务但不抛出异常
    public void SetDiscardPolicy() {
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());
        System.out.println("正在使用DiscardPolicy拒绝策略：");
    }

    // DiscardOldestPolicy拒绝策略 --丢弃最早进入队列的任务
    public void SetDiscardOldestPolicy() {
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
        System.out.println("正在使用DiscardOldestPolicy拒绝策略：");
    }

    // CallerRunsPolicy拒绝策略 --主线程运行
    public void SetCallerRunsPolicy() {
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        System.out.println("正在使用CallerRunsPolicy拒绝策略：");
    }

}

2.4.3 AbortPolicy策略

package com.huachun.service.impl;

import com.huachun.service.ThreadPoolService;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Service
public class AbortPolicyService implements ThreadPoolService {

    //加入线程池的线程数
    int THREAD_COUNT = 30;

    //创建核心线程池; 核心池容量=3; 最大线程数=10; 阻塞队列类型为ArrayBlockingQueue,容量=5; KeepAliveTime = 10ms
    ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 10, 10L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));

    @Override
    public void threadPool(String str) {
        //设置策略
        //调用RefusePolicy类设置拒绝策略
        RefusePolicy refusePolicy = new RefusePolicy(executor);
        refusePolicy.SetAbortPolicy();

        try {
            //将线程加入线程池
            for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
                executor.execute(new MyThread(i, executor.getQueue().size()));
            }
        } catch (Exception exception) {
            System.out.println(exception);
        } finally {
            //关闭线程
            executor.shutdown();
            System.out.println("关闭");
        }
    }

}

线程池最大可容纳maximumPoolSize + WorkQueue，即15个任务，我们设置了30个向线程池加入，因为任务执行可能较快，任务数设置太少不太好容易得出结果

一开始线程池无任务，0，1，2号顺利进入核心池，核心池大小为3，3号线程进入时发现核心池满，于是3-7号线程依次进入阻塞队列，队列容量为5。然后8号任务进入时，会创建新的线程处理任务，于是8-14共7个任务会被新建的非核心线程处理，15号以后的任务进入，发现正在运行的线程数已达到maximumPoolSize,触发拒绝策略，丢弃并抛出异常，紧接着队列中的3-7也被处理。
AbortPolicy是默认策略，抛弃多余任务，并抛出异常。

2.4.4 DiscardPolicy

与默认策略类似，只是不会抛出异常，默默丢弃任务

2.4.5 DiscardOldestPolicy

前面的都是一样，0-2号3个线程仍正常进入核心池，然后3-7进入阻塞队列，8-14号新建线程去处理，但是15进入并不会被丢弃，而是丢弃队列中的最先进入的任务，即3，然后15进入队列，同理16、17、18、19进入会丢弃队列中的4、5、6、7，然后进入队列，因此3-7被抛弃，15-19会进入队列等待被处理。