使用 ThreadPoolExecutor 管理线程池

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原创 2023-10-10 15:54:02 335 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

线程池的使用ThreadPoolExecutor 线程池意味着可以储存线程，并让池内的线程得以复用，如果池内的某一个线程执行完了，并不会直接销毁它有生命周期，可以存活一些时间，待到下一个任务来时，它会复用这个在等待中的线程，避免了再去创建线程增加的额外系统开销。CachedThreadPool∶:允许的创建线程数量为Integer .NAX_VALE，可能会创建大量的线程，我们知道每个线程默认情况下占1M的内存空间，如果线程非常多，内存资源将会被耗尽，从而导致OOM。创建线程和销毁线程的花销是比较大的，这些时间有可能比处理业务的时间还要长。阅读详情

使用 ThreadPoolExecutor 管理线程池

在多线程编程中，线程池是一个关键的工具，可以有效地管理线程的生命周期，提高程序的性能和资源利用率。Java提供了一个强大的线程池实现，称为 ThreadPoolExecutor。

1. 引入ThreadPoolExecutor

ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
    corePoolSize,          // 核心线程数
    maximumPoolSize,       // 最大线程数
    keepAliveTime,         // 线程空闲时间
    timeUnit,              // 时间单位
    workQueue,             // 工作队列
    threadFactory,         // 线程工厂
    rejectionPolicy        // 拒绝策略
);

2. 参数解释

a. corePoolSize (核心线程数)

核心线程数定义了线程池中保持活动状态的最少线程数量。
当提交一个任务时，线程池会创建一个线程来处理任务，即使此时线程池中已经存在空闲的线程。
如果线程池中的线程数小于 corePoolSize，即使其他线程都是空闲的，ThreadPoolExecutor 也会优先创建新的线程来处理任务。

b. maximumPoolSize (最大线程数)

最大线程数定义了线程池中允许的最大线程数量。
如果工作队列已满且活动线程数小于 maximumPoolSize，线程池会创建新线程来处理任务。

c. keepAliveTime (线程空闲时间)

当线程数超过 corePoolSize，空闲线程的最大存活时间。
超过这个时间，空闲线程会被终止，直到线程数量回到 corePoolSize。

d. timeUnit (时间单位)

用于指定 keepAliveTime 的单位，可以是秒、毫秒等。

e. workQueue (工作队列)

任务的排队队列，用于暂时存放等待执行的任务。
可以是 LinkedBlockingQueue（无界队列）或 ArrayBlockingQueue（有界队列）等。
以下是一些常用的工作队列：

LinkedBlockingQueue（链表阻塞队列）：
- LinkedBlockingQueue 是一个基于链表实现的无界队列，可以无限制地增加元素。
- 它的容量理论上可以是无限大的，适用于任务量比较大的场景。
```
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
```
ArrayBlockingQueue（数组阻塞队列）：
- ArrayBlockingQueue 是一个基于数组实现的有界队列，必须指定队列的容量。
- 当队列已满时，会拒绝新的任务。
```
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(capacity);
```
SynchronousQueue（同步队列）：
- SynchronousQueue 是一个没有存储元素的队列，每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作。
- 适用于直接将任务交给线程执行，而不需要缓冲任务的场景。
```
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new SynchronousQueue<>();
```
PriorityBlockingQueue（优先级队列）：
- PriorityBlockingQueue 是一个无界的优先级队列，可以根据元素的优先级顺序进行处理。
- 需要任务实现 Comparable 接口或者传入自定义的 Comparator。
```
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new PriorityBlockingQueue<>();
```
DelayQueue（延迟队列）：
- DelayQueue 是一个无界的队列，用于存放实现了 Delayed 接口的元素。
- 元素只有在其指定的延迟时间到了才能从队列中取出。
```
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new DelayQueue<>();
```
LinkedTransferQueue（链表传输队列）：
- LinkedTransferQueue 是一个无界队列，可以在生产者和消费者之间传输元素。
- 可以通过 tryTransfer 方法尝试直接将元素传输给消费者，如果不成功则添加到队列中。
```
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedTransferQueue<>();
```
LinkedBlockingDeque（链表双向阻塞队列）：
- LinkedBlockingDeque 是一个基于链表实现的无界双向队列，可以在队头和队尾插入、移除元素。
```
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingDeque<>();
```
自定义工作队列：
- 你也可以实现自己的工作队列，只需要实现 BlockingQueue<Runnable> 接口。

总的来说，选择工作队列的类型取决于你的具体需求和场景。不同的队列类型在不同的场景下有着不同的优劣势，需要根据实际情况来选择。

f. threadFactory (线程工厂)

用于创建新线程的工厂，可以自定义线程的名字、优先级等。

g. rejectionPolicy (拒绝策略)

当工作队列和线程池都满了，如何处理新提交的任务。有几种策略可选：
- ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：直接抛出异常。
- ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用者所在的线程执行任务。
- ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：直接丢弃任务。
- ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃最老的任务。

3. 使用示例

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        int corePoolSize = 5;
        int maximumPoolSize = 10;
        long keepAliveTime = 60L;
        TimeUnit timeUnit = TimeUnit.SECONDS;
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>(100);
        ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
        RejectedExecutionHandler rejectionPolicy = new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy();

        ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
                corePoolSize,
                maximumPoolSize,
                keepAliveTime,
                timeUnit,
                workQueue,
                threadFactory,
                rejectionPolicy
        );

        // 提交任务给线程池
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            executor.execute(new Task(i));
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }

    static class Task implements Runnable {
        private final int taskId;

        public Task(int taskId) {
            this.taskId = taskId;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Task " + taskId + " is running.");
        }
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个 ThreadPoolExecutor，配置了各种参数，然后提交了20个任务给线程池执行。

protected ExecutorService executorService= new ThreadPoolExecutor(
            10,
            15,
            30,
            TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(1024),
            r -> {
                Thread t = new Thread(r);
                t.setName("SAVE_D_STORAGE");
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY + 2); // 增加优先级
                return t;
            },
            new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());