线程池原理及调优

为什么要用线程池

在生产中,基本不会出现手动创建并启动线程的代码,因为这样做有几个弊端:

• 频繁创建线程开销大
• 线程的数量不可控
• 线程数过多CPU来回切换开销大

那么就需要一个对线程集中管理的工具,线程池应运而生,使用线程池有如下优势:

• 减少创建新线程的时间
• 重复利用线程池中的线程,不需要每次创建
• 利用线程池可对线程进行统一的监控,分配,调优,控制最大并发数
• 实现任务线程队列缓存策略和拒绝机制
• 隔离线程环境

JDK埋的坑

JDK为了我们方便使用,提供了几种创建线程池的方法

ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(n);

但是!这几种方法不能用!

这不是我说的,阿里规范强制要求

往下翻源码也可以看到

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

//这里队列的长度是Integer.MAX_VALUE,容易导致OOM
public LinkedBlockingQueue() {
    this(Integer.MAX_VALUE);
}

核心类ThreadPoolExecutor

通过上面的代码也能看到,Executors的几个创建线程池的方法,底层是调用了ThreadPoolExecutor

为了避免踩坑,我们也得老老实实用ThreadPoolExecutor创建线程池

七大参数和底层工作原理

/**
* ThreadPoolExecutor参数最全的构造方法
*/
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) 

数了一下,一共7个参数,那这7个参数分别代表什么?先看图

1. 主线程执行execute或submit方法时,先判断核心池有没有满了,也就是判断正在执行的线程数若大于或等于corePoolSize,执行2
2. 把任务放到阻塞队列中排队,若队列满了,执行3
3. 临时创建新的线程,新线程的空闲时间如果超过keepAliveTime就会被销毁,而且新创建的线程数+核心池的线程数不能超过maximumPoolSize,若超过,执行4(关于这点我认为阿里的《码出高效》那本书说错了,大家可以自行查看源码)
4. 执行相应的拒绝策略,拒绝执行

由此可知，这7个参数分别代表：

• int corePoolSize 核心池大小，阻塞队列未满时，最大同时执行线程数
• int maximumPoolSize 最大池大小，最大a同时执行线程数
• long keepAliveTime 最大池临时创建的新线程最大空闲时间，超过则被销毁
• TimeUnit unit 最大空闲时间单位
• BlockingQueue<Runnable> workQueue 阻塞队列，当核心池已满时，新提交的线程放进阻塞队列排队等候
• ThreadFactory threadFactory 线程工厂，它用来生产一组相同任务的结程。线程池的命名是通过给这个 factory 增加组名前缀来实现的
• RejectedExecutionHandler handler 拒绝策略，当阻塞队列和最大池都满了的时候，对新提交的线程执行拒绝策略，jdk自带四种拒绝策略
  1. DiscardPolicy：直接丢弃
  2. DiscardOldestPolicy：丢弃队列中排队时间最长的任务
  3. CallerRunsPolicy：将任务交给调用线程来执行
  4. AbortPolicy：抛异常

调优

这里说一下int maximumPoolSize参数的调优，因为maximumPoolSize是最后一道防线了，提交的线程数超过maximumPoolSize就执行拒绝策略了，所以maximumPoolSize的大小尤其重要。

CPU密集型任务

CPU密集型任务的特点是需要大量的运算，CPU全速运行，较少的IO而没有阻塞，所以对于CPU密集型任务，应该尽量减少线程切换带来的消耗，参考配置公式：

IO密集型任务

IO密集型任务刚好相反，CPU占用较少，大量的阻塞，对于这种情况，应该尽量利用CPU的空闲时间，最大线程数应该配置比CPU核心数多，参考配置公式：