ThreadPoolExecutor使用详解
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ThreadPoolExecutor机制
一、概述
1、ThreadPoolExecutor作为java.util.concurrent包对外提供基础实现,以内部线程池的形式对外提供管理任务执行,线程调度,线程池管理等等服务;
2、Executors方法提供的线程服务,都是通过参数设置来实现不同的线程池机制。
3、先来了解其线程池管理的机制,有助于正确使用,避免错误使用导致严重故障。同时可以根据自己的需求实现自己的线程池
二、核心构造方法讲解
下面是ThreadPoolExecutor最核心的构造方法
构造方法参数讲解
重点讲解:
其中比较容易让人误解的是:corePoolSize,maximumPoolSize,workQueue之间关系。
1.当线程池小于corePoolSize时,新提交任务将创建一个新线程执行任务,即使此时线程池中存在空闲线程。
2.当线程池达到corePoolSize时,新提交任务将被放入workQueue中,等待线程池中任务调度执行
3.当workQueue已满,且maximumPoolSize>corePoolSize时,新提交任务会创建新线程执行任务
4.当提交任务数超过maximumPoolSize时,新提交任务由RejectedExecutionHandler处理
5.当线程池中超过corePoolSize线程,空闲时间达到keepAliveTime时,关闭空闲线程
6.当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时,线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭
线程管理机制图示:
![](http://dl2.iteye.com/upload/attachment/0105/9641/92ad4409-2ab4-388b-9fb1-9fc4e0d832cd.jpg)
三、Executors提供的线程池配置方案
1、构造一个固定线程数目的线程池,配置的corePoolSize与maximumPoolSize大小相同,同时使用了一个无界LinkedBlockingQueue存放阻塞任务,因此多余的任务将存在再阻塞队列,不会由RejectedExecutionHandler处理
2、构造一个缓冲功能的线程池,配置corePoolSize=0,maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,keepAliveTime=60s,以及一个无容量的阻塞队列 SynchronousQueue,因此任务提交之后,将会创建新的线程执行;线程空闲超过60s将会销毁
3、构造一个只支持一个线程的线程池,配置corePoolSize=maximumPoolSize=1,无界阻塞队列LinkedBlockingQueue;保证任务由一个线程串行执行
4、构造有定时功能的线程池,配置corePoolSize,无界延迟阻塞队列DelayedWorkQueue;有意思的是:maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,由于DelayedWorkQueue是无界队列,所以这个值是没有意义的
四、定制属于自己的非阻塞线程池
方法中建立一个核心线程数为30个,缓冲队列有10个的线程池。每个线程任务,执行时会先睡眠3秒,保证提交10任务时,线程数目被占用完,再提交30任务时,阻塞队列被占用完,,这样提交第41个任务是,会交给CustomRejectedExecutionHandler 异常处理类来处理。
提交任务的代码如下:
注意:41以后提交的任务就不能正常处理了,因为,execute中提交到任务队列是用的offer方法,如上面代码,这个方法是非阻塞的,所以就会交给CustomRejectedExecutionHandler 来处理,所以对于大数据量的任务来说,这种线程池,如果不设置队列长度会OOM,设置队列长度,会有任务得不到处理,接下来我们构建一个阻塞的自定义线程池
五、定制属于自己的阻塞线程池
解释:当提交任务被拒绝时,进入拒绝机制,我们实现拒绝方法,把任务重新用阻塞提交方法put提交,实现阻塞提交任务功能,防止队列过大,OOM,提交被拒绝方法在下面
总结:
1、用ThreadPoolExecutor自定义线程池,看线程是的用途,如果任务量不大,可以用无界队列,如果任务量非常大,要用有界队列,防止OOM
2、如果任务量很大,还要求每个任务都处理成功,要对提交的任务进行阻塞提交,重写拒绝机制,改为阻塞提交。保证不抛弃一个任务
3、最大线程数一般设为2N+1最好,N是CPU核数
4、核心线程数,看应用,如果是任务,一天跑一次,设置为0,合适,因为跑完就停掉了,如果是常用线程池,看任务量,是保留一个核心还是几个核心线程数
5、如果要获取任务执行结果,用CompletionService,但是注意,获取任务的结果的要重新开一个线程获取,如果在主线程获取,就要等任务都提交后才获取,就会阻塞大量任务结果,队列过大OOM,所以最好异步开个线程获取结果
1、ThreadPoolExecutor作为java.util.concurrent包对外提供基础实现,以内部线程池的形式对外提供管理任务执行,线程调度,线程池管理等等服务;
2、Executors方法提供的线程服务,都是通过参数设置来实现不同的线程池机制。
3、先来了解其线程池管理的机制,有助于正确使用,避免错误使用导致严重故障。同时可以根据自己的需求实现自己的线程池
二、核心构造方法讲解
下面是ThreadPoolExecutor最核心的构造方法
构造方法参数讲解
参数名 | 作用 |
corePoolSize | 核心线程池大小 |
maximumPoolSize | 最大线程池大小 |
keepAliveTime | 线程池中超过corePoolSize数目的空闲线程最大存活时间;可以allowCoreThreadTimeOut(true)使得核心线程有效时间 |
TimeUnit | keepAliveTime时间单位 |
workQueue | 阻塞任务队列 |
threadFactory | 新建线程工厂 |
RejectedExecutionHandler | 当提交任务数超过maxmumPoolSize+workQueue之和时,任务会交给RejectedExecutionHandler来处理 |
重点讲解:
其中比较容易让人误解的是:corePoolSize,maximumPoolSize,workQueue之间关系。
1.当线程池小于corePoolSize时,新提交任务将创建一个新线程执行任务,即使此时线程池中存在空闲线程。
2.当线程池达到corePoolSize时,新提交任务将被放入workQueue中,等待线程池中任务调度执行
3.当workQueue已满,且maximumPoolSize>corePoolSize时,新提交任务会创建新线程执行任务
4.当提交任务数超过maximumPoolSize时,新提交任务由RejectedExecutionHandler处理
5.当线程池中超过corePoolSize线程,空闲时间达到keepAliveTime时,关闭空闲线程
6.当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时,线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭
线程管理机制图示:
![](http://dl2.iteye.com/upload/attachment/0105/9641/92ad4409-2ab4-388b-9fb1-9fc4e0d832cd.jpg)
三、Executors提供的线程池配置方案
1、构造一个固定线程数目的线程池,配置的corePoolSize与maximumPoolSize大小相同,同时使用了一个无界LinkedBlockingQueue存放阻塞任务,因此多余的任务将存在再阻塞队列,不会由RejectedExecutionHandler处理
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); }
2、构造一个缓冲功能的线程池,配置corePoolSize=0,maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,keepAliveTime=60s,以及一个无容量的阻塞队列 SynchronousQueue,因此任务提交之后,将会创建新的线程执行;线程空闲超过60s将会销毁
public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>()); }
3、构造一个只支持一个线程的线程池,配置corePoolSize=maximumPoolSize=1,无界阻塞队列LinkedBlockingQueue;保证任务由一个线程串行执行
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); }
4、构造有定时功能的线程池,配置corePoolSize,无界延迟阻塞队列DelayedWorkQueue;有意思的是:maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,由于DelayedWorkQueue是无界队列,所以这个值是没有意义的
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize); } public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool( int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory); } public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) { super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, TimeUnit.NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue(), threadFactory); }
四、定制属于自己的非阻塞线程池
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler; import java.util.concurrent.ThreadFactory; import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class CustomThreadPoolExecutor { private ThreadPoolExecutor pool = null; /** * 线程池初始化方法 * * corePoolSize 核心线程池大小----10 * maximumPoolSize 最大线程池大小----30 * keepAliveTime 线程池中超过corePoolSize数目的空闲线程最大存活时间----30+单位TimeUnit * TimeUnit keepAliveTime时间单位----TimeUnit.MINUTES * workQueue 阻塞队列----new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10)====10容量的阻塞队列 * threadFactory 新建线程工厂----new CustomThreadFactory()====定制的线程工厂 * rejectedExecutionHandler 当提交任务数超过maxmumPoolSize+workQueue之和时, * 即当提交第41个任务时(前面线程都没有执行完,此测试方法中用sleep(100)), * 任务会交给RejectedExecutionHandler来处理 */ public void init() { pool = new ThreadPoolExecutor( 10, 30, 30, TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10), new CustomThreadFactory(), new CustomRejectedExecutionHandler()); } public void destory() { if(pool != null) { pool.shutdownNow(); } } public ExecutorService getCustomThreadPoolExecutor() { return this.pool; } private class CustomThreadFactory implements ThreadFactory { private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); @Override public Thread newThread(Runnable r) { Thread t = new Thread(r); String threadName = CustomThreadPoolExecutor.class.getSimpleName() + count.addAndGet(1); System.out.println(threadName); t.setName(threadName); return t; } } private class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler { @Override public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) { // 记录异常 // 报警处理等 System.out.println("error............."); } } // 测试构造的线程池 public static void main(String[] args) { CustomThreadPoolExecutor exec = new CustomThreadPoolExecutor(); // 1.初始化 exec.init(); ExecutorService pool = exec.getCustomThreadPoolExecutor(); for(int i=1; i<100; i++) { System.out.println("提交第" + i + "个任务!"); pool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("running====="); } }); } // 2.销毁----此处不能销毁,因为任务没有提交执行完,如果销毁线程池,任务也就无法执行了 // exec.destory(); try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
方法中建立一个核心线程数为30个,缓冲队列有10个的线程池。每个线程任务,执行时会先睡眠3秒,保证提交10任务时,线程数目被占用完,再提交30任务时,阻塞队列被占用完,,这样提交第41个任务是,会交给CustomRejectedExecutionHandler 异常处理类来处理。
提交任务的代码如下:
public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); /* * Proceed in 3 steps: * * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to * start a new thread with the given command as its first * task. The call to addWorker atomically checks runState and * workerCount, and so prevents false alarms that would add * threads when it shouldn't, by returning false. * * 2. If a task can be successfully queued, then we still need * to double-check whether we should have added a thread * (because existing ones died since last checking) or that * the pool shut down since entry into this method. So we * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if * stopped, or start a new thread if there are none. * * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new * thread. If it fails, we know we are shut down or saturated * and so reject the task. */ int c = ctl.get(); if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } else if (!addWorker(command, false)) reject(command); }
注意:41以后提交的任务就不能正常处理了,因为,execute中提交到任务队列是用的offer方法,如上面代码,这个方法是非阻塞的,所以就会交给CustomRejectedExecutionHandler 来处理,所以对于大数据量的任务来说,这种线程池,如果不设置队列长度会OOM,设置队列长度,会有任务得不到处理,接下来我们构建一个阻塞的自定义线程池
五、定制属于自己的阻塞线程池
package com.tongbanjie.trade.test.commons; import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler; import java.util.concurrent.ThreadFactory; import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class CustomThreadPoolExecutor { private ThreadPoolExecutor pool = null; /** * 线程池初始化方法 * * corePoolSize 核心线程池大小----1 * maximumPoolSize 最大线程池大小----3 * keepAliveTime 线程池中超过corePoolSize数目的空闲线程最大存活时间----30+单位TimeUnit * TimeUnit keepAliveTime时间单位----TimeUnit.MINUTES * workQueue 阻塞队列----new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5)====5容量的阻塞队列 * threadFactory 新建线程工厂----new CustomThreadFactory()====定制的线程工厂 * rejectedExecutionHandler 当提交任务数超过maxmumPoolSize+workQueue之和时, * 即当提交第41个任务时(前面线程都没有执行完,此测试方法中用sleep(100)), * 任务会交给RejectedExecutionHandler来处理 */ public void init() { pool = new ThreadPoolExecutor( 1, 3, 30, TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5), new CustomThreadFactory(), new CustomRejectedExecutionHandler()); } public void destory() { if(pool != null) { pool.shutdownNow(); } } public ExecutorService getCustomThreadPoolExecutor() { return this.pool; } private class CustomThreadFactory implements ThreadFactory { private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); @Override public Thread newThread(Runnable r) { Thread t = new Thread(r); String threadName = CustomThreadPoolExecutor.class.getSimpleName() + count.addAndGet(1); System.out.println(threadName); t.setName(threadName); return t; } } private class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler { @Override public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) { try { // 核心改造点,由blockingqueue的offer改成put阻塞方法 executor.getQueue().put(r); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } // 测试构造的线程池 public static void main(String[] args) { CustomThreadPoolExecutor exec = new CustomThreadPoolExecutor(); // 1.初始化 exec.init(); ExecutorService pool = exec.getCustomThreadPoolExecutor(); for(int i=1; i<100; i++) { System.out.println("提交第" + i + "个任务!"); pool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { System.out.println(">>>task is running====="); TimeUnit.SECONDS.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } // 2.销毁----此处不能销毁,因为任务没有提交执行完,如果销毁线程池,任务也就无法执行了 // exec.destory(); try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
解释:当提交任务被拒绝时,进入拒绝机制,我们实现拒绝方法,把任务重新用阻塞提交方法put提交,实现阻塞提交任务功能,防止队列过大,OOM,提交被拒绝方法在下面
public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); int c = ctl.get(); if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } else if (!addWorker(command, false)) // 进入拒绝机制, 我们把runnable任务拿出来,重新用阻塞操作put,来实现提交阻塞功能 reject(command); }
总结:
1、用ThreadPoolExecutor自定义线程池,看线程是的用途,如果任务量不大,可以用无界队列,如果任务量非常大,要用有界队列,防止OOM
2、如果任务量很大,还要求每个任务都处理成功,要对提交的任务进行阻塞提交,重写拒绝机制,改为阻塞提交。保证不抛弃一个任务
3、最大线程数一般设为2N+1最好,N是CPU核数
4、核心线程数,看应用,如果是任务,一天跑一次,设置为0,合适,因为跑完就停掉了,如果是常用线程池,看任务量,是保留一个核心还是几个核心线程数
5、如果要获取任务执行结果,用CompletionService,但是注意,获取任务的结果的要重新开一个线程获取,如果在主线程获取,就要等任务都提交后才获取,就会阻塞大量任务结果,队列过大OOM,所以最好异步开个线程获取结果