ThreadPoolExecutor参数以及源码介绍

1.前言

在阿里巴巴的《Java 开发手册》中是这样规定线程池的：

线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor
的方式，这样的处理方式让写的读者更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。

Executors 返回的线程池对象的弊端：

• FixedThreadPool 和 SingleThreadPool：允许的请求队列长度为
  Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。

• CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool：允许的创建线程数量为
  Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM。

其实当我们去看 Executors
的源码会发现，Executors.newFixedThreadPool()、Executors.newSingleThreadExecutor()
和 Executors.newCachedThreadPool() 等方法的底层都是通过 ThreadPoolExecutor
实现的

2.ThreadPoolExecutor的核心参数

ThreadPoolExecutor
的核心参数指的是它在构建时需要传递的参数，其构造方法如下所示：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        // maximumPoolSize 必须大于 0，且必须大于 corePoolSize
        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;
}

第 1 个参数：corePoolSize

表示线程池的常驻核心线程数。如果设置为
0，则表示在没有任何任务时，销毁线程池；如果大于
0，即使没有任务时也会保证线程池的线程数量等于此值。但需要注意，此值如果设置的比较小，则会频繁的创建和销毁线程（创建和销毁的原因会在本课时的下半部分讲到）；如果设置的比较大，则会浪费系统资源，所以开发者需要根据自己的实际业务来调整此值。

第 2 个参数：maximumPoolSize

表示线程池在任务最多时，最大可以创建的线程数。官方规定此值必须大于
0，也必须大于等于
corePoolSize，此值只有在任务比较多，且不能存放在任务队列时，才会用到。

第 3 个参数：keepAliveTime

表示线程的存活时间，当线程池空闲时并且超过了此时间，多余的线程就会销毁，直到线程池中的线程数量销毁的等于
corePoolSize 为止，如果 maximumPoolSize 等于
corePoolSize，那么线程池在空闲的时候也不会销毁任何线程。

第 4 个参数：unit 表示存活时间的单位，它是配合 keepAliveTime 参数共同使用的。

第 5 个参数：workQueue

表示线程池执行的任务队列，当线程池的所有线程都在处理任务时，如果来了新任务就会缓存到此任务队列中排队等待执行。

第 6 个参数：threadFactory

表示线程的创建工厂，此参数一般用的比较少，我们通常在创建线程池时不指定此参数，它会使用默认的线程创建工厂的方法来创建线程，源代码如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    // Executors.defaultThreadFactory() 为默认的线程创建工厂
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
public static ThreadFactory defaultThreadFactory() {
    return new DefaultThreadFactory();
}
// 默认的线程创建工厂，需要实现 ThreadFactory 接口
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-";
    }
    // 创建线程
    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = new Thread(group, r,
                              namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                              0);
        if (t.isDaemon()) 
            t.setDaemon(false); // 创建一个非守护线程
        if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
            t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); // 线程优先级设置为默认值
        return t;
    }
}

我们也可以自定义一个线程工厂，通过实现 ThreadFactory
接口来完成，这样就可以自定义线程的名称或线程执行的优先级了。

第 7 个参数：RejectedExecutionHandler

表示指定线程池的拒绝策略，当线程池的任务已经在缓存队列 workQueue
中存储满了之后，并且不能创建新的线程来执行此任务时，就会用到此拒绝策略，它属于一种限流保护的机制。

线程池的工作流程要从它的执行方法 execute() 说起，源码如下：

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    int c = ctl.get();
    // 当前工作的线程数小于核心线程数
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        // 创建新的线程执行此任务
        if (addWorker(command, true))
            return;
        c = ctl.get();
    }
    // 检查线程池是否处于运行状态，如果是则把任务添加到队列
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        // 再出检查线程池是否处于运行状态，防止在第一次校验通过后线程池关闭
        // 如果是非运行状态，则将刚加入队列的任务移除
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        // 如果线程池的线程数为 0 时（当 corePoolSize 设置为 0 时会发生）
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false); // 新建线程执行任务
    }
    // 核心线程都在忙且队列都已爆满，尝试新启动一个线程执行失败
    else if (!addWorker(command, false)) 
        // 执行拒绝策略
        reject(command);
}

其中 addWorker(Runnable firstTask, boolean core) 方法的参数说明如下：

• firstTask，线程应首先运行的任务，如果没有则可以设置为 null；

• core，判断是否可以创建线程的阀值（最大值），如果等于 true 则表示使用
  corePoolSize 作为阀值，false 则表示使用 maximumPoolSize 作为阀值。