Java线程池使用和常用参数

Java线程池使用和常用参数

 

多线程问题：

1、java中为什么要使用多线程
使用多线程，可以把一些大任务分解成多个小任务来执行，多个小任务之间互不影像，同时进行，这样，充分利用了cpu资源。

2、java中简单的实现多线程的方式

继承Thread类，重写run方法;

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class MyTread extends Thread{   public void run() { 　　System.out.println(Thread.currentThread().getName()); }   } 实现Runable接口，实现run方法； class MyRunnable implements Runnable{   　　public void run() {   　　　　System.out.println(Thread.currentThread().getName()); 　　} } class ThreadTest {   　　public static void main(String[] args) {   　　　　MyTread thread = new Mythread(); 　　　　thread.start(); //开启一个线程   　　　　MyRunnable myRunnable = new MyRunnable(); 　　　　Thread runnable = new Thread(myRunnable); 　　　　runnable.start();   //开启一个线程   　　} }

　　

3、java线程的状态
创建：当new了一个线程，并没有调用start之前，线程处于创建状态；
就绪：当调用了start之后，线程处于就绪状态，这是，线程调度程序还没有设置执行当前线程；
运行：线程调度程序执行到线程时，当前线程从就绪状态转成运行状态，开始执行run方法里边的代码；
阻塞：线程在运行的时候，被暂停执行（通常等待某项资源就绪后在执行，sleep、wait可以导致线程阻塞），这是该线程处于阻塞状态；
死亡：当一个线程执行完run方法里边的代码或调用了stop方法后，该线程结束运行

4、为什么要引入线程池
当我们需要的并发执行线程数量很多时，且每个线程执行很短的时间就结束了，这样，我们频繁的创建、销毁线程就大大降低了工作效率（创建和销毁线程需要时间、资源）。
java中的线程池可以达到这样的效果：一个线程执行完任务之后，继续去执行下一个任务，不被销毁，这样线程利用率提高了。

5、java中的线程池（ThreadPoolExecutor）
说起java中的线程池，就想到java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor。ThreadPoolExecutor类是java线程池中的核心类。他的实现方式有四种：

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public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService { 　　public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, 　　　　int maximumPoolSize, 　　　　long keepAliveTime, 　　　　TimeUnit unit, 　　　　BlockingQueue<Runnable> workQueue) { 　　　　this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, 　　　　Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler); 　　}   　　　public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, 　　　　int maximumPoolSize, 　　　　long keepAliveTime, 　　　　TimeUnit unit, 　　　　BlockingQueue<Runnable> workQueue, 　　　　ThreadFactory threadFactory) { 　　　　this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, 　　　　threadFactory, defaultHandler); 　　}   　　public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, 　　　　int maximumPoolSize, 　　　　long keepAliveTime, 　　　　TimeUnit unit, 　　　　BlockingQueue<Runnable> workQueue, 　　　　RejectedExecutionHandler handler) { 　　　　this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, 　　　　Executors.defaultThreadFactory(), 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.corePoolSize = corePoolSize; 　　　　this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; 　　　　this.workQueue = workQueue; 　　　　this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime); 　　　　this.threadFactory = threadFactory; 　　　　this.handler = handler; }

　　

通过ThreadPoolExecutor类的源码可以看出，ThreadPoolExecutor类继承AbstractExecutorService，提供四个构造方法，通过构造方法可以看出前面三个最终掉了最后一个
下面介绍下构造方法中的参数：

corePoolSize：线程池的大小。线程池创建之后不会立即去创建线程，而是等待线程的到来。当当前执行的线程数大于改值是，线程会加入到缓冲队列；
maximumPoolSize：线程池中创建的最大线程数；
keepAliveTime：空闲的线程多久时间后被销毁。默认情况下，改值在线程数大于corePoolSize时，对超出corePoolSize值得这些线程起作用。
unit：TimeUnit枚举类型的值，代表keepAliveTime时间单位，可以取下列值：
TimeUnit.DAYS; //天
　　TimeUnit.HOURS; //小时
　　TimeUnit.MINUTES; //分钟
　　TimeUnit.SECONDS; //秒
　　TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒
　　TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙
　　TimeUnit.NANOSECONDS; //纳秒
workQueue：阻塞队列，用来存储等待执行的任务，决定了线程池的排队策略，有以下取值：
　　ArrayBlockingQueue;
　　LinkedBlockingQueue;
　　SynchronousQueue;
　　threadFactory：线程工厂，是用来创建线程的。默认new Executors.DefaultThreadFactory();
handler:线程拒绝策略。当创建的线程超出maximumPoolSize，且缓冲队列已满时，新任务会拒绝，有以下取值：
　　ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 
　　ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。 
　　ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
　　ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

以下是具体的实现方式：

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//默认策略。使用该策略时，如果线程池队列满了丢掉这个任务并且抛出RejectedExecutionException异常 class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler{   　　public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) { 　　　　throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() + 　　　　" rejected from " + 　　　　executor.toString()); 　　} } //如果线程池队列满了，会直接丢掉这个任务并且不会有任何异常 class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler{   　　public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {   　　} } //丢弃最老的,会将最早进入队列的任务删掉腾出空间，再尝试加入队列 class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler{   　　public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) { 　　　　if (!executor.isShutdown()) { 　　　　　　//移除队头元素 　　　　　　executor.getQueue().poll(); 　　　　//再尝试入队 　　　　　　executor.execute(r); 　　　　} 　　} } //主线程会自己去执行该任务，不会等待线程池中的线程去执行 class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler{   　　public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) { 　　　　if (!executor.isShutdown()) { 　　　　　　//直接执行run方法 　　　　　　r.run(); 　　　　} 　　} }

　　

以下是ThreadPoolExecutor具体的继承结构

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public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {   }

这是一个抽象类，实现了ExecutorService接口，并实现了ExecutorService里边的方法，下面看下ExecutorService接口的具体实现

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public interface ExecutorService extends Executor { 　　void shutdown(); 　　List<Runnable> shutdownNow(); 　　boolean isShutdown(); 　　boolean isTerminated(); 　　boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) 　　throws InterruptedException; 　　<T> Future<T> submit(Callable<T> task); 　　<T> Future<T> submit(Runnable task, T result); 　　Future<?> submit(Runnable task); 　　<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException; 　　<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, 　　long timeout, TimeUnit unit) 　　throws InterruptedException; 　　<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks) 　　throws InterruptedException, ExecutionException; 　　<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks, 　　long timeout, TimeUnit unit) 　　throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; }

　　

ExecutorService继承Executor接口，下面是Executor接口的具体实现

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public interface Executor { 　　void execute(Runnable command); }

Executor接口是顶层接口，只声明了一个execute方法，该方法是用来执行传递进来的任务的。
回过头来，咱么重新看ThreadPoolExecutor类，改类里边有以下两个重要的方法：

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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)) 　　　　reject(command); } public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) { 　　if (task == null) throw new NullPointerException(); 　　RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task); 　　execute(ftask); 　　return ftask; }

　　

execute()方法是Executor中声明的方法，在ThreadPoolExecutor有了具体的实现，这个方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，
通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行
submit()方法是ExecutorService中声明的方法，在AbstractExecutorService中进行了实现，Executor中并没有对其进行重写。从实现中可以看出，submit方法最终也调用了execute
方法，也是执行一个人去，但submit方法可以返回执行结果，利用Future来获取任务执行结果。

6、Spring中的线程池
Spring中的线程池是由ThreadPoolTaskExecutor类来实现的。该类的实现原理最终也是调用了java中的ThreadPoolExecutor类中的一些方法。具体的实现读者可以自己去翻阅Spring
的源码，这里笔者就不罗列了。我们看下ThreadPoolTaskExecutor的初始化。
ThreadPoolTaskExecutor有两种常用的有两种初始化方式：xml配置，java代码初始化
xml配置： 

<bean id="taskExecutor" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
<property name="corePoolSize" value="5" />
<property name="keepAliveSeconds" value="200" />
<property name="maxPoolSize" value="10" />
<property name="queueCapacity" value="20" />
<property name="rejectedExecutionHandler">
<bean class="java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$CallerRunsPolicy" />
</property>
</bean>

看过上面的内容，读者应该很清楚上面的一些参数代表的意思了吧。笔者在这里不一一去解释了。

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public MyThreadPoolTaskExecutor { @Autowired private ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor;   　private void test(){ 　　taskExecutor.execute(new Runnable(){ 　　　　@Override 　　　　public void run() { 　　　　　//执行的代码 　　　　}}); 　　} }

　　

Java代码初始化：

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private void test2(){ 　　ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor(); 　　executor.setCorePoolSize(10); 　　executor.setMaxPoolSize(15); 　　executor.setKeepAliveSeconds(1); 　　executor.setQueueCapacity(5); 　　executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); 　　executor.initialize(); 　　executor.execute(new Runnable(){ 　　　　@Override 　　　　public void run() { 　　　　　　//执行的代码 　　　　} 　　}); }

　　

常用参数总结：

关于Java线程池的参数设置： 线程池是Java多线程里开发里的重要内容，使用难度不大，但如何用好就要明白参数的含义和如何去设置。干货里的内容大多是参考别人的，加入了一些知识点的扩充和看法。希望能对多线程开发学习的童鞋有些启发和帮助。

一、ThreadPoolExecutor的重要参数   

1、corePoolSize：核心线程数
        * 核心线程会一直存活，及时没有任务需要执行
        * 当线程数小于核心线程数时，即使有线程空闲，线程池也会优先创建新线程处理
        * 设置allowCoreThreadTimeout=true（默认false）时，核心线程会超时关闭

    2、queueCapacity：任务队列容量（阻塞队列）
        * 当核心线程数达到最大时，新任务会放在队列中排队等待执行

    3、maxPoolSize：最大线程数
        * 当线程数>=corePoolSize，且任务队列已满时。线程池会创建新线程来处理任务
        * 当线程数=maxPoolSize，且任务队列已满时，线程池会拒绝处理任务而抛出异常

    4、 keepAliveTime：线程空闲时间
        * 当线程空闲时间达到keepAliveTime时，线程会退出，直到线程数量=corePoolSize
        * 如果allowCoreThreadTimeout=true，则会直到线程数量=0

    5、allowCoreThreadTimeout：允许核心线程超时
    6、rejectedExecutionHandler：任务拒绝处理器
        * 两种情况会拒绝处理任务：
            - 当线程数已经达到maxPoolSize，切队列已满，会拒绝新任务
            - 当线程池被调用shutdown()后，会等待线程池里的任务执行完毕，再shutdown。如果在调用shutdown()和线程池真正shutdown之间提交任务，会拒绝新任务
        * 线程池会调用rejectedExecutionHandler来处理这个任务。如果没有设置默认是AbortPolicy，会抛出异常
        * ThreadPoolExecutor类有几个内部实现类来处理这类情况：
            - AbortPolicy 丢弃任务，抛运行时异常
            - CallerRunsPolicy 执行任务
            - DiscardPolicy 忽视，什么都不会发生
            - DiscardOldestPolicy 从队列中踢出最先进入队列（最后一个执行）的任务
        * 实现RejectedExecutionHandler接口，可自定义处理器

二、ThreadPoolExecutor执行顺序       

线程池按以下行为执行任务
    1. 当线程数小于核心线程数时，创建线程。
    2. 当线程数大于等于核心线程数，且任务队列未满时，将任务放入任务队列。
    3. 当线程数大于等于核心线程数，且任务队列已满
        - 若线程数小于最大线程数，创建线程
        - 若线程数等于最大线程数，抛出异常，拒绝任务

三、如何设置参数

    1、默认值
        * corePoolSize=1
        * queueCapacity=Integer.MAX_VALUE
        * maxPoolSize=Integer.MAX_VALUE
        * keepAliveTime=60s
        * allowCoreThreadTimeout=false
        * rejectedExecutionHandler=AbortPolicy()

    2、如何来设置
        * 需要根据几个值来决定
            - tasks ：每秒的任务数，假设为500~1000
            - taskcost：每个任务花费时间，假设为0.1s
            - responsetime：系统允许容忍的最大响应时间，假设为1s
        * 做几个计算
            - corePoolSize = 每秒需要多少个线程处理？ 
                * threadcount = tasks/(1/taskcost) =tasks*taskcout =  (500~1000)*0.1 = 50~100 个线程。corePoolSize设置应该大于50
                * 根据8020原则，如果80%的每秒任务数小于800，那么corePoolSize设置为80即可
            - queueCapacity = (coreSizePool/taskcost)*responsetime
                * 计算可得 queueCapacity = 80/0.1*1 = 800。意思是队列里的线程可以等待1s，超过了的需要新开线程来执行
                * 切记不能设置为Integer.MAX_VALUE，这样队列会很大，线程数只会保持在corePoolSize大小，当任务陡增时，不能新开线程来执行，响应时间会随之陡增。
            - maxPoolSize = (max(tasks)- queueCapacity)/(1/taskcost)
                * 计算可得 maxPoolSize = (1000-800)/10 = 20
                * （最大任务数-队列容量）/每个线程每秒处理能力 = 最大线程数
            - rejectedExecutionHandler：根据具体情况来决定，任务不重要可丢弃，任务重要则要利用一些缓冲机制来处理
            - keepAliveTime和allowCoreThreadTimeout采用默认通常能满足

    3、 以上都是理想值，实际情况下要根据机器性能来决定。如果在未达到最大线程数的情况机器cpu load已经满了，则需要通过升级硬件（呵呵）和优化代码，降低taskcost来处理。

设置。