Java多線程之線程池七個參數的示例分析

這篇文章主要介紹Java多線程之線程池七個參數的示例分析，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

ThreadPoolExecutor是JDK中的線程池實現，這個類實現了一個線程池需要的各個方法，它提供了任務提交、線程管理、監控等方法。

下面是ThreadPoolExecutor類的構造方法源碼，其他創建線程池的方法最終都會導向這個構造方法，共有7個參數：corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、unit、workQueue、threadFactory、handler。

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

這些參數都通過volatile修飾：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
    private volatile ThreadFactory threadFactory;
    private volatile RejectedExecutionHandler handler;
    private volatile long keepAliveTime;
    // 是否允許核心線程被回收
    private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
    private volatile int corePoolSize;
    private volatile int maximumPoolSize;
}

corePoolSize：核心線程數

線程池維護的最小線程數量，核心線程創建后不會被回收（注意：設置allowCoreThreadTimeout=true后，空閑的核心線程超過存活時間也會被回收）。

大于核心線程數的線程，在空閑時間超過keepAliveTime后會被回收。

線程池剛創建時，里面沒有一個線程，當調用 execute() 方法添加一個任務時，如果正在運行的線程數量小于corePoolSize，則馬上創建新線程并運行這個任務。

maximumPoolSize：最大線程數

線程池允許創建的最大線程數量。

當添加一個任務時，核心線程數已滿，線程池還沒達到最大線程數，并且沒有空閑線程，工作隊列已滿的情況下，創建一個新線程，然后從工作隊列的頭部取出一個任務交由新線程來處理，而將剛提交的任務放入工作隊列尾部。

keepAliveTime：空閑線程存活時間

當一個可被回收的線程的空閑時間大于keepAliveTime，就會被回收。

可被回收的線程：

設置allowCoreThreadTimeout=true的核心線程。大于核心線程數的線程（非核心線程）。

unit：時間單位

keepAliveTime的時間單位：

TimeUnit.NANOSECONDS
TimeUnit.MICROSECONDS
TimeUnit.MILLISECONDS // 毫秒
TimeUnit.SECONDS
TimeUnit.MINUTES
TimeUnit.HOURS
TimeUnit.DAYS

workQueue：工作隊列

新任務被提交后，會先添加到工作隊列，任務調度時再從隊列中取出任務。工作隊列實現了BlockingQueue接口。

JDK默認的工作隊列有五種：

1.ArrayBlockingQueue 數組型阻塞隊列：數組結構，初始化時傳入大小，有界，FIFO，使用一個重入鎖，默認使用非公平鎖，入隊和出隊共用一個鎖，互斥。

2。LinkedBlockingQueue 鏈表型阻塞隊列：鏈表結構，默認初始化大小為Integer.MAX_VALUE，有界（近似無解），FIFO，使用兩個重入鎖分別控制元素的入隊和出隊，用Condition進行線程間的喚醒和等待。

3.SynchronousQueue 同步隊列：容量為0，添加任務必須等待取出任務，這個隊列相當于通道，不存儲元素。

4.PriorityBlockingQueue 優先阻塞隊列：無界，默認采用元素自然順序升序排列。

5.DelayQueue 延時隊列：無界，元素有過期時間，過期的元素才能被取出。

threadFactory：線程工廠

創建線程的工廠，可以設定線程名、線程編號等。

默認線程工廠：

  /**
     * The default thread factory
     */
    static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
        private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
        private final ThreadGroup group;
        private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
        private final String namePrefix;
 
        DefaultThreadFactory() {
            SecurityManager s = System.getSecurityManager();
            group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                                  Thread.currentThread().getThreadGroup();
            namePrefix = "pool-" +
                          poolNumber.getAndIncrement() +
                         "-thread-";
        }
 
        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r,
                                  namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                  0);
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
    }

handler：拒絕策略

當線程池線程數已滿，并且工作隊列達到限制，新提交的任務使用拒絕策略處理。可以自定義拒絕策略，拒絕策略需要實現RejectedExecutionHandler接口。

JDK默認的拒絕策略有四種：

1.AbortPolicy：丟棄任務并拋出RejectedExecutionException異常。

2.DiscardPolicy：丟棄任務，但是不拋出異常。可能導致無法發現系統的異常狀態。

3.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然后重新提交被拒絕的任務。

4.CallerRunsPolicy：由調用線程處理該任務。

默認拒絕策略：

  /**
     * The default rejected execution handler
     */
    private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy();
 
    public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates an {@code AbortPolicy}.
         */
        public AbortPolicy() { }
 
        /**
         * Always throws RejectedExecutionException.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         * @throws RejectedExecutionException always
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
                                                 " rejected from " +
                                                 e.toString());
        }
    }

自定義線程池工具

import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
 
/**
 * 線程池工廠工具
 *
 * @author 向振華
 * @date 2021/04/11 10:24
 */
public class ThreadPoolFactory {
 
    /**
     * 生成固定大小的線程池
     *
     * @param threadName 線程名稱
     * @return 線程池
     */
    public static ExecutorService createFixedThreadPool(String threadName) {
        AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(0);
        return new ThreadPoolExecutor(
                // 核心線程數
                desiredThreadNum(),
                // 最大線程數
                desiredThreadNum() * 2,
                // 空閑線程存活時間
                60L,
                // 空閑線程存活時間單位
                TimeUnit.SECONDS,
                // 工作隊列
                new ArrayBlockingQueue<>(1024),
                // 線程工廠
                new ThreadFactory() {
                    @Override
                    public Thread newThread(Runnable r) {
                        return new Thread(r, threadName + "-" + threadNumber.getAndIncrement());
                    }
                },
                // 拒絕策略
                new RejectedExecutionHandler() {
                    @Override
                    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
                        if (!executor.isShutdown()) {
                            try {
                                //嘗試阻塞式加入任務隊列
                                executor.getQueue().put(r);
                            } catch (Exception e) {
                                //保持線程的中斷狀態
                                Thread.currentThread().interrupt();
                            }
                        }
                    }
                });
    }
 
    /**
     * 理想的線程數，使用 2倍cpu核心數
     */
    public static int desiredThreadNum() {
        return Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2;
    }
}

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