併發編程-線程池-ThreadPoolExecutor機制

1、概述 

一、ThreadPoolExecutor做爲java.util.concurrent包對外提供基礎實現，之內部線程池的形式對外提供管理任務執行，線程調度，線程池管理等等服務； 
二、Executors方法提供的線程服務，都是經過參數設置來實現不一樣的線程池機制。 
三、先來了解其線程池管理的機制，有助於正確使用，避免錯誤使用致使嚴重故障。同時能夠根據本身的需求實現本身的線程池 

2、核心構造方法講解 

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  
                                          int maximumPoolSize,  
                                          long keepAliveTime,  
                                          TimeUnit unit,  
                                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,  
                                          ThreadFactory threadFactory,  
                                          RejectedExecutionHandler handler) 

 

構造方法參數講解 

參數名	做用
corePoolSize	核心線程池大小
maximumPoolSize	最大線程池大小
keepAliveTime	線程池中超過corePoolSize數目的空閒線程最大存活時間；能夠allowCoreThreadTimeOut(true)使得核心線程有效時間
TimeUnit	keepAliveTime時間單位
workQueue	阻塞任務隊列
threadFactory	新建線程工廠
handler	當提交任務數超過maximumPoolSize+workQueue之和時，任務會交給RejectedExecutionHandler來處理

重點講解： 
其中比較容易讓人誤解的是：corePoolSize，maximumPoolSize，workQueue之間關係。 

1.當線程池小於corePoolSize時，新提交任務將建立一個新線程執行任務，即便此時線程池中存在空閒線程。 
2.當線程池達到corePoolSize時，新提交任務將被放入workQueue中，等待線程池中任務調度執行 
3.當workQueue已滿，且maximumPoolSize>corePoolSize時，新提交任務會建立新線程執行任務 
4.當提交任務數超過maximumPoolSize時，新提交任務由RejectedExecutionHandler處理 
5.當線程池中超過corePoolSize線程，空閒時間達到keepAliveTime時，關閉空閒線程 
6.當設置allowCoreThreadTimeOut(true)時，線程池中corePoolSize線程空閒時間達到keepAliveTime也將關閉 

線程管理機制圖示： 

 

workQueue 阻塞任務隊列

• ArrayBlockingQueue：　　基於數組結構的有界隊列，此隊列按FIFO原則對任務進行排序。若是隊列滿了還有任務進來，則調用拒絕策略。
• LinkedBlockingQueue：　 基於鏈表結構的無界隊列，此隊列按FIFO原則對任務進行排序。由於它是無界的，根本不會滿，因此採用此隊列後線程池將忽略拒絕策略（handler）參數；同時還將忽略最大線程數（maximumPoolSize）等參數。
• SynchronousQueue：　　 : 隊列長度爲1的隊列，和Array有點區別就是：client thread提交到block queue會是一個阻塞過程，直到有一個worker thread鏈接上來poll task。。每一個插入的操做必須等到另外一個調用移除的操做；若是新任務來了線程池沒有任何可用線程處理的話，則調用拒絕策略。其實要是把maximumPoolSize設置成無界（Integer.MAX_VALUE）的，加上SynchronousQueue隊列，就等同於Executors.newCachedThreadPool()。
• PriorityBlockingQueue：　具備優先級的隊列的有界隊列，能夠自定義優先級；默認是按天然排序，可能不少場合並不合適。

handler 拒絕策略，當線程池與workQueue隊列都滿了的狀況下，對新加任務採起的策略。

• AbortPolicy：　　         拒絕任務，拋出RejectedExecutionException異常。默認值。
• CallerRunsPolicy：　　 直接讓原先的client thread作爲worker線程，進行執行
• DiscardOldestPolicy：  若是執行程序還沒有關閉，則位於工做隊列頭部的任務將被刪除，而後重試執行程序（若是再次失敗，則重複此過程）。這樣的結果是最後加入的任務反而有可能被執行到，先前加入的都被拋棄了。
• DiscardPolicy：　　　   加不進的任務都被拋棄了，同時沒有異常拋出。

3、Executors提供的線程池配置方案 

一、構造一個固定線程數目的線程池，配置的corePoolSize與maximumPoolSize大小相同，同時使用了一個無界LinkedBlockingQueue存放阻塞任務，所以多餘的任務將存在再阻塞隊列，不會由RejectedExecutionHandler處理 

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 

二、構造一個緩衝功能的線程池，配置corePoolSize=0，maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE，keepAliveTime=60s,以及一個無容量的阻塞隊列 SynchronousQueue，所以任務提交以後，將會建立新的線程執行；線程空閒超過60s將會銷燬 

public static ExecutorService newCachedThreadPool()

三、構造一個只支持一個線程的線程池，配置corePoolSize=maximumPoolSize=1，無界阻塞隊列LinkedBlockingQueue；保證任務由一個線程串行執行 

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() 

四、構造有定時功能的線程池，配置corePoolSize，無界延遲阻塞隊列DelayedWorkQueue；有意思的是：maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE，因爲DelayedWorkQueue是無界隊列，因此這個值是沒有意義的 

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

總結： 
一、用ThreadPoolExecutor自定義線程池，看線程是的用途，若是任務量不大，能夠用無界隊列，若是任務量很是大，要用有界隊列，防止OOM  二、若是任務量很大，還要求每一個任務都處理成功，要對提交的任務進行阻塞提交，重寫拒絕機制，改成阻塞提交。保證不拋棄一個任務  三、最大線程數通常設爲2N+1最好，N是CPU核數  四、核心線程數，看應用，若是是任務，一天跑一次，設置爲0，合適，由於跑完就停掉了，若是是經常使用線程池，看任務量，是保留一個核心仍是幾個核心線程數  五、若是要獲取任務執行結果，用CompletionService，可是注意，獲取任務的結果的要從新開一個線程獲取，若是在主線程獲取，就要等任務都提交後才獲取，就會阻塞大量任務結果，隊列過大OOM，因此最好異步開個線程獲取結果