Java ThreadPoolExecutor 线程池的使用介绍

executors

executors 是一个java中的工具类. 提供工厂方法来创建不同类型的线程池.

从上图中也可以看出, executors的创建线程池的方法, 创建出来的线程池都实现了 executorservice接口. 常用方法有以下几个:

• newfixedthreadpool(int threads): 创建固定数目线程的线程池, 超出的线程会在队列中等待.
• newcachedthreadpool(): 创建一个可缓存线程池, 如果线程池长度超过处理需要, 可灵活回收空闲线程(60秒), 若无可回收,则新建线程.
• newsinglethreadexecutor(): 创建一个单线程化的线程池, 它只会用唯一的工作线程来执行任务, 保证所有任务按照指定顺序(fifo, lifo, 优先级)执行. 如果某一个任务执行出错, 将有另一个线程来继续执行.
• newscheduledthreadpool(int corepoolsize): 创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池, 多数情况下可用来替代timer类.

executors 例子

newcachedthreadpool

线程最大数为 integer.max_value, 当我们往线程池添加了 n 个任务, 这 n 个任务都是一起执行的.

  executorservice cachedthreadpool = executors.newcachedthreadpool();
    cachedthreadpool.execute(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            thread.currentthread().sleep(1000);
            system.out.println(thread.currentthread().getname());
          } catch (interruptedexception e) {
            e.printstacktrace();
          }
        }
      }
    });

    cachedthreadpool.execute(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            thread.currentthread().sleep(1000);
            system.out.println(thread.currentthread().getname());
          } catch (interruptedexception e) {
            e.printstacktrace();
          }
        }
      }
    });

newfixedthreadpool

  executorservice cachedthreadpool = executors.newfixedthreadpool(1);
    cachedthreadpool.execute(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            thread.currentthread().sleep(1000);
            system.out.println(thread.currentthread().getname());
          } catch (interruptedexception e) {
            e.printstacktrace();
          }
        }
      }
    });

    cachedthreadpool.execute(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            thread.currentthread().sleep(1000);
            system.out.println(thread.currentthread().getname());
          } catch (interruptedexception e) {
            e.printstacktrace();
          }
        }
      }
    });

newscheduledthreadpool

三秒执行一次, 只有执行完这一次后, 才会执行.

 scheduledexecutorservice scheduledexecutorservice = executors.newscheduledthreadpool(5);
    scheduledexecutorservice.schedule(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            thread.currentthread().sleep(2000);
            system.out.println(thread.currentthread().getname());
          } catch (interruptedexception e) {
            e.printstacktrace();
          }
        }
      }
    }, 3, timeunit.seconds);

newsinglethreadexecutor

顺序执行各个任务, 第一个任务执行完, 才会执行下一个.

executorservice executorservice = executors.newsinglethreadexecutor();
    executorservice.execute(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            system.out.println(thread.currentthread().getname());
            thread.currentthread().sleep(10000);
          } catch (interruptedexception e) {
            e.printstacktrace();
          }
        }
      }
    });

    executorservice.execute(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            system.out.println(thread.currentthread().getname());
            thread.currentthread().sleep(2);
          } catch (interruptedexception e) {
            e.printstacktrace();
          }
        }
      }
    });

executors存在什么问题

在阿里巴巴java开发手册中提到，使用executors创建线程池可能会导致oom(outofmemory ,内存溢出)，但是并没有说明为什么，那么接下来我们就来看一下到底为什么不允许使用executors？

我们先来一个简单的例子，模拟一下使用executors导致oom的情况.

/**
 * @author hollis
 */
public class executorsdemo {
  private static executorservice executor = executors.newfixedthreadpool(15);
  public static void main(string[] args) {
    for (int i = 0; i < integer.max_value; i++) {
      executor.execute(new subthread());
    }
  }
}

class subthread implements runnable {
  @override
  public void run() {
    try {
      thread.sleep(10000);
    } catch (interruptedexception e) {
      //do nothing
    }
  }
}

通过指定jvm参数：-xmx8m -xms8m 运行以上代码，会抛出oom:

exception in thread "main" java.lang.outofmemoryerror: gc overhead limit exceeded
at java.util.concurrent.linkedblockingqueue.offer(linkedblockingqueue.java:416)
at java.util.concurrent.threadpoolexecutor.execute(threadpoolexecutor.java:1371)
at com.hollis.executorsdemo.main(executorsdemo.java:16)

以上代码指出，executorsdemo.java 的第16行，就是代码中的 executor.execute(new subthread());

java中的 blockingqueue 主要有两种实现, 分别是 arrayblockingqueue 和 linkedblockingqueue.

arrayblockingqueue 是一个用数组实现的有界阻塞队列, 必须设置容量.

public arrayblockingqueue(int capacity, boolean fair) {
  if (capacity <= 0)
    throw new illegalargumentexception();
  this.items = new object[capacity];
  lock = new reentrantlock(fair);
  notempty = lock.newcondition();
  notfull = lock.newcondition();
}

linkedblockingqueue 是一个用链表实现的有界阻塞队列, 容量可以选择进行设置, 不设置的话, 将是一个无边界的阻塞队列, 最大长度为 integer.max_value.

public linkedblockingqueue() {
  this(integer.max_value);
}

这里的问题就出在如果我们不设置 linkedblockingqueue 的容量的话, 其默认容量将会是 integer.max_value.

而 newfixedthreadpool 中创建 linkedblockingqueue 时, 并未指定容量. 此时, linkedblockingqueue 就是一个无边界队列, 对于一个无边界队列来说, 是可以不断的向队列中加入任务的, 这种情况下就有可能因为任务过多而导致内存溢出问题.

newcachedthreadpool 和 newscheduledthreadpool 这两种方式创建的最大线程数可能是integer.max_value, 而创建这么多线程, 必然就有可能导致oom.

threadpoolexecutor 创建线程池

避免使用 executors 创建线程池, 主要是避免使用其中的默认实现, 那么我们可以自己直接调用 threadpoolexecutor 的构造函数来自己创建线程池. 在创建的同时, 给 blockqueue 指定容量就可以了.

executorservice executor = new threadpoolexecutor(10, 10,
    60l, timeunit.seconds,
    new arrayblockingqueue(10));

这种情况下, 一旦提交的线程数超过当前可用线程数时, 就会抛出 java.util.concurrent.rejectedexecutionexception, 这是因为当前线程池使用的队列是有边界队列, 队列已经满了便无法继续处理新的请求.

除了自己定义 threadpoolexecutor 外. 还有其他方法. 如apache和guava等.

四个构造函数

  public threadpoolexecutor(int corepoolsize,
               int maximumpoolsize,
               long keepalivetime,
               timeunit unit,
               blockingqueue<runnable> workqueue)
       
  public threadpoolexecutor(int corepoolsize,
               int maximumpoolsize,
               long keepalivetime,
               timeunit unit,
               blockingqueue<runnable> workqueue,
               threadfactory threadfactory)
       
  public threadpoolexecutor(int corepoolsize,
               int maximumpoolsize,
               long keepalivetime,
               timeunit unit,
               blockingqueue<runnable> workqueue,
               rejectedexecutionhandler handler)
       
  public threadpoolexecutor(int corepoolsize,
               int maximumpoolsize,
               long keepalivetime,
               timeunit unit,
               blockingqueue<runnable> workqueue,
               threadfactory threadfactory,
               rejectedexecutionhandler handler)

int corepoolsize => 该线程池中核心线程数最大值

线程池新建线程的时候，如果当前线程总数小于corepoolsize, 则新建的是核心线程, 如果超过corepoolsize, 则新建的是非核心线程

核心线程默认情况下会一直存活在线程池中, 即使这个核心线程啥也不干(闲置状态).

如果指定 threadpoolexecutor 的 allowcorethreadtimeout 这个属性为 true, 那么核心线程如果不干活(闲置状态)的话, 超过一定时间(时长下面参数决定), 就会被销毁掉

很好理解吧, 正常情况下你不干活我也养你, 因为我总有用到你的时候, 但有时候特殊情况(比如我自己都养不起了), 那你不干活我就要把你干掉了

int maximumpoolsize
该线程池中线程总数最大值

线程总数 = 核心线程数 + 非核心线程数.

long keepalivetime
该线程池中非核心线程闲置超时时长

一个非核心线程, 如果不干活(闲置状态)的时长超过这个参数所设定的时长, 就会被销毁掉

如果设置 allowcorethreadtimeout = true, 则会作用于核心线程

timeunit unit

keepalivetime的单位, timeunit是一个枚举类型, 其包括:

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

blockingqueue workqueue

一个阻塞队列, 用来存储等待执行的任务. 也就是说现在有10个任务, 核心线程 有四个, 非核心线程有六个, 那么这六个线程会被添加到 workqueue 中, 等待执行.

这个参数的选择也很重要, 会对线程池的运行过程产生重大影响, 一般来说, 这里的阻塞队列有以下几种选择:

synchronousqueue: 这个队列接收到任务的时候, 会直接提交给线程处理, 而不保留它, 如果所有线程都在工作怎么办？ 那就*新建一个线程来处理这个任务！所以为了保证不出现<线程数达到了maximumpoolsize而不能新建线程>的错误, 使用这个类型队列的时候, maximumpoolsize 一般指定成 integer.max_value, 即无限大.

linkedblockingqueue: 这个队列接收到任务的时候, 如果当前线程数小于核心线程数, 则核心线程处理任务; 如果当前线程数等于核心线程数, 则进入队列等待. 由于这个队列最大值为 integer.max_value , 即所有超过核心线程数的任务都将被添加到队列中，这也就导致了 maximumpoolsize 的设定失效, 因为总线程数永远不会超过 corepoolsize.

arrayblockingqueue: 可以限定队列的长度, 接收到任务的时候, 如果没有达到 corepoolsize 的值, 则核心线程执行任务, 如果达到了, 则入队等候, 如果队列已满, 则新建线程(非核心线程)执行任务, 又如果总线程数到了maximumpoolsize, 并且队列也满了, 则发生错误.

delayqueue: 队列内元素必须实现 delayed 接口, 这就意味着你传进去的任务必须先实现delayed接口. 这个队列接收到任务时, 首先先入队, 只有达到了指定的延时时间, 才会执行任务.

threadfactory threadfactory

它是threadfactory类型的变量, 用来创建新线程.

默认使用 executors.defaultthreadfactory() 来创建线程. 使用默认的 threadfactory 来创建线程时, 会使新创建的线程具有相同的 norm_priority 优先级并且是非守护线程, 同时也设置了线程的名称.

rejectedexecutionhandler handler

表示当拒绝处理任务时的策略, 有以下四种取值:

threadpoolexecutor.abortpolicy:丢弃任务并抛出rejectedexecutionexception异常(默认).
threadpoolexecutor.discardpolicy：直接丢弃任务, 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：用调用者所在的线程来执行任务.

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。