ThreadPoolExecutor解读

news2024/12/24 7:47:13

目录

线程池状态

构造方法 

newFixedThreadPool

newCachedThreadPool

newSingleThreadExecutor 

 提交任务

关闭线程池

其它方法


 线程池状态

ThreadPoolExecutor 使用 int 的高 3 位来表示线程池状态,低 29 位表示线程数量

状态名

3

接收新任务

处理阻塞队列任务

说明

RUNNING

111

Y

Y

SHUTDOWN

000

Y

Y

不会接收新任务,但会处理阻塞队列剩余任务

STOP

001

N

N

会中断正在执行的任务,并抛弃阻塞队列任务

TIDYING

010

-

-

任务全部执行完毕,活动线程为0即将进入终结

TERMINATED

011

-

-

终结状态

从数字上比较,TERMINATED > TIDYING > STOP > SHUTDOWN > RUNNING(最高位是1 ,表示负数)。

这些信息存储在一个原子变量 ctl 中,目的是将线程池状态与线程个数合二为一,这样就可以用一次 cas 原子操作 进行赋值

// c 为旧值, ctlOf 返回结果为新值
ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))));

// rs 为高 3 位代表线程池状态, wc 为低 29 位代表线程个数,ctl 是合并它们
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
构造方法 
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
     int maximumPoolSize,
     long keepAliveTime,
     TimeUnit unit,
     BlockingQueue<Runnable> workQueue,
     ThreadFactory threadFactory,
     RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize 核心线程数目 (最多保留的线程数) maximumPoolSize 最大线程数目

keepAliveTime 生存时间 - 针对救急线程

unit 时间单位 - 针对救急线程

workQueue 阻塞队列

threadFactory 线程工厂 - 可以为线程创建时起个好名字

handler 拒绝策略

工作方式:

来了五个任务,核心线程为2,最大线程为3,阻塞队列大小为2

  • 线程池中刚开始没有线程,当一个任务提交给线程池后,线程池会创建一个新线程来执行任务。
  • 当线程数达到 corePoolSize 并没有线程空闲,这时再加入任务,新加的任务会被加入workQueue 队列排 队,直到有空闲的线程。
  • 如果队列选择了有界队列,那么任务超过了队列大小时,会创建 maximumPoolSize - corePoolSize 数目的线 程来救急。
  • 如果线程到达 maximumPoolSize 仍然有新任务这时会执行拒绝策略。拒绝策略 jdk 提供了 4 种实现,其它 著名框架也提供了实现

AbortPolicy 让调用者抛出 RejectedExecutionException 异常,这是默认策略

CallerRunsPolicy 让调用者运行任务

DiscardPolicy 放弃本次任务

DiscardOldestPolicy 放弃队列中最早的任务,本任务取而代之

Dubbo 的实现,在抛出 RejectedExecutionException 异常之前会记录日志,并 dump 线程栈信息,方 便定位问题

Netty 的实现,是创建一个新线程来执行任务

ActiveMQ 的实现,带超时等待(60s)尝试放入队列,类似我们之前自定义的拒绝策略

PinPoint 的实现,它使用了一个拒绝策略链,会逐一尝试策略链中每种拒绝策略

  •  当高峰过去后,超过corePoolSize 的救急线程如果一段时间没有任务做,需要结束节省资源,这个时间由keepAliveTime 和 unit 来控制。

 根据这个构造方法,JDK Executors 类中提供了众多工厂方法来创建各种用途的线程池

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

特点

  • 核心线程数 == 最大线程数(没有救急线程被创建),因此也无需超时时间
  • 阻塞队列是无界的,可以放任意数量的任务

评价 适用于任务量已知,相对耗时的任务

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

特点

核心线程数是 0, 最大线程数是 Integer.MAX_VALUE,救急线程的空闲生存时间是 60s,意味着

  • 全部都是救急线程(60s 后可以回收)
  • 救急线程可以无限创建

队列采用了 SynchronousQueue 实现特点是,它没有容量,没有线程来取是放不进去的(一手交钱、一手交 货) 

        SynchronousQueue<Integer> integers = new SynchronousQueue<>();

        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("putting {} ", 1);
                integers.put(1);
                log.debug("{} putted...", 1);

                log.debug("putting...{} ", 2);
                integers.put(2);
                log.debug("{} putted...", 2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t1").start();
        
        sleep(1);
        
        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("taking {}", 1);
                integers.take();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t2").start();
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("taking {}", 2);
                integers.take();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t3").start();

    }

11:48:15.500 c.TestSynchronousQueue [t1] - putting 1 11:48:16.500 c.TestSynchronousQueue [t2] - taking 1

11:48:16.500 c.TestSynchronousQueue [t1] - 1 putted...

11:48:16.500 c.TestSynchronousQueue [t1] - putting...2

11:48:17.502 c.TestSynchronousQueue [t3] - taking 2

11:48:17.503 c.TestSynchronousQueue [t1] - 2 putted.. 

评价 整个线程池表现为线程数会根据任务量不断增长,没有上限,当任务执行完毕,空闲 1分钟后释放线 程。 适合任务数比较密集,但每个任务执行时间较短的情况

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

 使用场景: 希望多个任务排队执行。线程数固定为 1,任务数多于 1 时,会放入无界队列排队。任务执行完毕,这唯一的线程 也不会被释放。

区别:

  • 自己创建一个单线程串行执行任务,如果任务执行失败而终止那么没有任何补救措施,而线程池还会新建一 个线程,保证池的正常工作
  • Executors.newSingleThreadExecutor() 线程个数始终为1,不能修改
  • FinalizableDelegatedExecutorService 应用的是装饰器模式,只对外暴露了 ExecutorService 接口,因 此不能调用 ThreadPoolExecutor 中特有的方法
  • Executors.newFixedThreadPool(1) 初始时为1,以后还可以修改 对外暴露的是 ThreadPoolExecutor 对象,可以强转后调用 setCorePoolSize 等方法进行修改
 提交任务
// 执行任务

void execute(Runnable command);
 

// 提交任务 task,用返回值 Future 获得任务执行结果

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
 

// 提交 tasks 中所有任务

<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
 throws InterruptedException;
 

// 提交 tasks 中所有任务,带超时时间

<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
 long timeout, TimeUnit unit)
 throws InterruptedException;
 

// 提交 tasks 中所有任务,哪个任务先成功执行完毕,返回此任务执行结果,其它任务取消

<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
 throws InterruptedException, ExecutionException;

// 提交 tasks 中所有任务,哪个任务先成功执行完毕,返回此任务执行结果,其它任务取消,带超时时间

<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
 long timeout, TimeUnit unit)
 throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
关闭线程池

shutdown

/*
线程池状态变为 SHUTDOWN
 - 不会接收新任务
 - 但已提交任务会执行完
 - 此方法不会阻塞调用线程的执行
*/

void shutdown();

shutdownNow 

/*
线程池状态变为 STOP
 - 不会接收新任务
 - 会将队列中的任务返回
 - 并用 interrupt 的方式中断正在执行的任务
*/

List<Runnable> shutdownNow();
其它方法
// 不在 RUNNING 状态的线程池,此方法就返回 true
boolean isShutdown();
 

// 线程池状态是否是 TERMINATED
boolean isTerminated();
 

// 调用 shutdown 后,由于调用线程并不会等待所有任务运行结束,
//因此如果它想在线程池 TERMINATED 后做些事情,可以利用此方法等待
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

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