Java中常见的线程池以及ThreadPoolTaskExecutor和ThreadPoolExecutor

news2024/9/22 5:39:22

线程池的基本组成：

线程管理器：用于创建并管理线程池，负责线程池的创建、销毁以及任务的添加。
工作线程：线程池中的线程，负责执行任务，没有任务时处于等待状态。
任务接口：每个任务必须实现的接口。
任务队列：存放没有处理的任务。

Java中常见的线程池

（1）FixedThreadPool：固定大小的线程池，创建时需要指定线程池的大小，当线程池中的线程都在执行任务时，新的任务需要等待。
（2）CachedThreadPool：可以缓存的线程池，可以无限扩大线程池的大小，当线程池中的线程空闲一定时间后，会被回收，当有新的任务需要执行时，又会创建一个新的线程。
（3）SingleThreadPool：只有一个线程的线程池，所有任务按照指定顺序在该线程中执行，如果该线程异常结束，则会创建一个新的线程继续执行任务，保证任务的顺序性。
（4）ScheduledThreadPool：定时执行任务的线程池，支持延迟执行和定时执行两种两种任务，可以用于定时任务、定时检查等场景。
（5）WorkStealingPool：工作窃取线程池，该线程池默认创建的线程数是CPU核心数，线程使用双端队列，当一个线程执行完自己的任务之后，会从其他线程的队列中窃取任务来执行，保证任务的平衡性和执行效率。

ThreadPoolExecutor

这个类是JDK中的线程池类，继承自Executor，Executor顾名思义是专门用来处理多线程相关的一个接口，所有线程相关的类都实现了这个接口，里面有一个execute()方法，用来执行线程，线程池主要提供一个线程队列，队列保存着所有等待状态的线程，避免了创建于销毁线程的额外开销，提高了响应速度。
在这里插入图片描述

线程池接口

ExecutorService为线程池接口通了线程池生命周期方法，继承自Executor接口，ThreadPoolExecutor为线程池实现类，提供了线程池的维护操作等相关方法。，继承自AbstractExecutorService，AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口。

工具类：Executors

Executors为线程池工具类，相当于一个工厂类，用来创建合适的线程池，返回ExecutorService类型的线程池，有如下方法：
ExecutorService newFixedThreadPool()：创建固定大小的线程池
ExecutorService newCachedThreadPool()：缓存线程池，线程池的线程数量不固定，可以根据需求自动的更改数量
ExecutorService newSingleThreadPool()：创建单个线程池，线程池里面只有一个线程。
ScheduleedExecutorService newScheduledThreadPool()：创建固定大小的线程池，可以延迟或者定时执行任务。

实际应用中一般使用Executors工厂类来创建线程池，Executors工厂实际就是调用的ExecutorPoolService的构造方法，传入默认参数。

ThreadPoolExecutor

例如阿里的规范，是不允许直接使用Executors去创建线程池的，我们可以使用ThreadPoolExecutor 。ThreadPoolExecutor的构造方法如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {}

其中参数的含义是：
corePoolSize：线程池中线程的数量
maximumPoolSize：线程池中的最大线程数量。
keepAliveTime：当线程池线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程会在多长时间内被销毁。
unit：keepAliveTime的时间单位
workQueue：任务队列，被提交但尚未执行的任务
threadFactory：线程工厂，用于创建线程，一般情况下使用默认的。
handler：拒绝策略，当任务太多来不及处理时，如何拒绝任务。

对于这些参数要有如下理解：
（1）corePoolSize和maximumPoolSize的关系
首先corePoolSize肯定是<=maximumPoolSize。
若当前线程池中线程数<corePoolSize，则每来一个任务就创建一个线程去执行。
若当前线程池中线程数量 >= corePoolSize，会尝试将任务添加到任务队列。如果添加成功，则任务会等待空闲线程将其取出并执行；
若队列已经满了，则当前线程池中线程数 < maximumPoolSize，创建新的线程，这类线程又叫救急线程。
若当前线程池中线程数量 >= maximumPoolSize，则会采用拒绝策略。

（2）workQueue
参数workQueue是指提交但未执行的任务队列，若当前线程池中线程数量 >= corePoolSize时，就会尝试将任务添加到任务队列里，主要有以下两种任务队列：
SynchronousQueue：直接提交队列。SynchronousQueue没有容量，所以实际上提交的任务不会被添加到任务队列，总是将新任务提交给线程执行，如果没有空闲的线程，则会尝试创建新的线程。如果线程数量已经达到最大值，则会执行拒绝策略。

LinkedBlockingQueue：无界的任务队列。当有新的任务到来时，若系统的线程数小于corePoolSize，线程池就会创建新的线程执行任务；当系统的线程数量等于corePoolSize后，因为是无界的任务队列，总是能成功将任务添加到任务队列中，所以线程数量不再增加。若任务创建的速度远大于任务处理的速度，无界队列会快速增长，知道内存耗尽。

（3）handler
JDK内置了四种拒绝策略：
DiscardOldestPolicy策略：丢弃任务队列中最早添加的任务，并尝试提交当前任务。
CallerRunsPolicy策略：调用主线程执行被拒绝的任务，这提供了一种简单的反馈控制机制，将降低新任务的提交速度。
DiscardPolicy策略：默默丢弃无法处理的任务，不给予任何处理。
AbordPolicy策略：直接抛出异常，阻止系统运行。

ThreadPoolTaskExecutor

ThreadPoolExecutor是属于JDK自带的线程池，实际开发中我们使用更多的是SpringBoot来进行开发，Spring默认也是带了一个线程池ThreadPoolTaskExecutor，ThreadPoolTaskExecutor是对ThreadPoolExecutor进行了封装处理。