java动态线程池

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分类专栏： JAVA 架构设计文章标签： java 开发语言后端线程池

于 2022-01-17 21:53:10 首次发布

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本文详细介绍了Java线程池的基本概念、核心参数及其配置方法。包括固定、缓存及单线程池的特点，以及如何利用ThreadPoolExecutor实现自定义线程池。此外还探讨了线程池参数设置的技巧。

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java线程池

Java标准库提供了java.util.concurrent.ExecutorService接口表示线程池，并提供了几个实现，通过java.util.concurrent.Executors类提供的方法可以创建线程池，例如：

FixedThreadPool：线程数固定的线程池；
CachedThreadPool：线程数根据任务动态调整的线程池；
SingleThreadExecutor：仅单线程执行的线程池。

以上都有其局限性，不够灵活；另外这几种方法内部也是通过java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor方式实现，使用java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor有助于大家明确线程池的运行规则，创建符合自己的业务场景需要的线程池，避免资源耗尽的风险。

线程池参数

corePoolSize:指定了线程池中的线程数量，它的数量决定了添加的任务是开辟新的线程去执行，还是放到workQueue任务队列中去；

maximumPoolSize:指定了线程池中的最大线程数量，这个参数会根据你使用的workQueue任务队列的类型，决定线程池会开辟的最大线程数量；

keepAliveTime:当线程池中空闲线程数量超过corePoolSize时，多余的线程会在多长时间内被销毁；

unit:keepAliveTime的单位

workQueue:任务队列，被添加到线程池中，但尚未被执行的任务；它一般分为直接提交队列、有界任务队列、无界任务队列、优先任务队列几种；

任务队列：

直接提交队列：为SynchronousQueue队列，SynchronousQueue是一个特殊的BlockingQueue，它没有容量，一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态。

有界的任务队列：使用ArrayBlockingQueue实现，是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。

无界的任务队列：使用LinkedBlockingQueue实现，一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出）排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。

优先任务队列：通过PriorityBlockingQueue实现，可以自定义规则根据任务的优先级顺序先后执行。

threadFactory:线程工厂，用于创建线程，一般用默认即可；

handler:拒绝策略；当任务太多来不及处理时，如何拒绝任务；

拒绝策略

AbortPolicy策略：该策略会直接抛出异常，阻止系统正常工作；

CallerRunsPolicy策略：如果线程池的线程数量达到上限，该策略会把任务队列中的任务放在调用者线程当中运行；

DiscardOledestPolicy策略：该策略会丢弃任务队列中最老的一个任务，也就是当前任务队列中最先被添加进去的，马上要被执行的那个任务，并尝试再次提交；

DiscardPolicy策略：该策略会默默丢弃无法处理的任务，不予任何处理。当然使用此策略，业务场景中需允许任务的丢失；

以上内置的策略均实现了RejectedExecutionHandler接口，当然你也可以自己扩展RejectedExecutionHandler接口，定义自己的拒绝策略。

线程池的扩展

ThreadPoolExecutor扩展主要是围绕beforeExecute()、afterExecute()和terminated()三个接口实现的，

beforeExecute：线程池中任务运行前执行

afterExecute：线程池中任务运行完毕后执行

terminated：线程池退出后执行

通过这三个接口我们可以监控每个任务的开始和结束时间，或者其他一些功能。下面我们可以通过代码实现一下：

public class ThreadPool {
    private static ExecutorService pool;
    public static void main( String[] args ) throws InterruptedException
    {
        //实现自定义接口
        pool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5),
                new ThreadFactory() {
            public Thread newThread(Runnable r) {
                System.out.println("线程"+r.hashCode()+"创建");
                //线程命名
                Thread th = new Thread(r,"threadPool"+r.hashCode());
                return th;
            }
        }, new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()) {
    
            protected void beforeExecute(Thread t,Runnable r) {
                System.out.println("准备执行："+ ((ThreadTask)r).getTaskName());
            }
            
            protected void afterExecute(Runnable r,Throwable t) {
                System.out.println("执行完毕："+((ThreadTask)r).getTaskName());
            }
            
            protected void terminated() {
                System.out.println("线程池退出");
            }
        };
          
        for(int i=0;i<10;i++) {
            pool.execute(new ThreadTask("Task"+i));
        }    
        pool.shutdown();
    }
}

public class ThreadTask implements Runnable{    
    private String taskName;
    public String getTaskName() {
        return taskName;
    }
    public void setTaskName(String taskName) {
        this.taskName = taskName;
    }
    public ThreadTask(String name) {
        this.setTaskName(name);
    }
    public void run() {
        //输出执行线程的名称
        System.out.println("TaskName"+this.getTaskName()+"---ThreadName:"+Thread.currentThread().getName());
    }
}

线程池的参数设置

线程池线程数量的设置没有一个明确的指标，根据实际情况，只要不是设置的偏大和偏小都问题不大，结合下面这个公式即可

/**
  * Nthreads=CPU数量
  * Ucpu=目标CPU的使用率，0<=Ucpu<=1
  * W/C=任务等待时间与任务计算时间的比率
*/
Nthreads = Ncpu*Ucpu*(1+W/C)

线程池的关键参数

corePoolSize
maximumPoolSize
keepAliveTime
workQueue capacity

以上几个参数的值，会对使用者有很大的影响，对线程池的调优，也就是围绕这几个参数来设置的。

动态修改参数的线程池

正常情况下，我们使用线程池，都是在第一次初始化时，设置好了以上的这几个关键参数，如果后续想对这几个参数进行调整，都需要重启应用，所以，需要一种可以在程序运行期间可以修改这几个参数的线程池，其实线程池本身corePoolSize、maximumPoolSize和keepAliveTime这几个参数是支持动态修改的，唯一不能改的是队列的长度，因为这个是阻塞队列本身决定的，是在创建队列时，构造函数传进去的，看java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue这个队列：

    /** The capacity bound, or Integer.MAX_VALUE if none */
    private final int capacity;

这个容量是final的，所以，需要重写一个队列，也就说，也需要重写一个线程池，使用重写的队列。关于这个话题，有篇文档介绍的相当不错，可以直接参考：

https://segmentfault.com/a/1190000040858637?sort=voteshttps://segmentfault.com/a/1190000040858637?sort=votes