Springboot中使用线程池的三种方式

前言

• 多线程是每个程序员的噩梦,用得好可以提升效率很爽，用得不好就是埋汰的火葬场。
• 这里不深入介绍，主要是讲解一些标准用法，熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。
• 这里就介绍一下springboot中的多线程的使用，使用线程连接池去异步执行业务方法。
• 由于代码中包含详细注释,也为了保持文章的整洁性，我就不过多的做文字描述了。

VisiableThreadPoolTaskExecutor 编写

• new VisiableThreadPoolTaskExecutor() 方式创建线程池, 返回值是 Executor

点击查看代码

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import org.springframework.util.concurrent.ListenableFuture;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

/**
 * @author love ice
 * @create 2023-09-19 0:17
 */
@Slf4j
public class VisiableThreadPoolTaskExecutor extends ThreadPoolTaskExecutor {
    @Override
    public void execute(Runnable task){
        showThreadPoolInfo("execute一个参数的方法执行");
    }

    @Override
    public void execute(Runnable task, long startTimeout){
        showThreadPoolInfo("execute两个参数的方法执行");
    }

    @Override
    public Future<?> submit(Runnable task){
        showThreadPoolInfo("submit Runnable task 入参方法执行");
        return super.submit(task);
    }

    @Override
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task){
        showThreadPoolInfo("submit Callable<T> task 入参方法执行");
        return super.submit(task);
    }

    @Override
    public ListenableFuture<?> submitListenable(Runnable task){
        showThreadPoolInfo("submitListenable(Runnable task) 方法执行");
        return super.submitListenable(task);
    }

    @Override
    public <T>ListenableFuture<T> submitListenable(Callable<T> task){
        showThreadPoolInfo("submitListenable(Callable<T> task) 方法执行");
        return super.submitListenable(task);
    }

    private void showThreadPoolInfo(String prefix){
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = getThreadPoolExecutor();
        log.info("{}, {}, taskCount[{}], completedTaskCount[{}], activeCount[{}], queueSize[{}]",
                this.getThreadNamePrefix(), prefix, threadPoolExecutor.getTaskCount(),
                threadPoolExecutor.getCompletedTaskCount(), threadPoolExecutor.getActiveCount(),
                threadPoolExecutor.getQueue().size());
    }
}

ThreadExceptionLogHandler 编写

• 主要用于线程池出现异常时的捕获

点击查看代码

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * @author love ice
 * @create 2023-09-19 0:13
 */
@Slf4j
@Component
public class ThreadExceptionLogHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {

    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        log.error("[{}]线程池异常,异常信息为:{}",t.getName(),e.getMessage(),e);
    }
}

ExecutorConfig 编写

• 核心配置类

点击查看代码

import com.test.redis.Infrastructure.handler.ThreadExceptionLogHandler;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * 线程池配置
 *
 * @author love ice
 * @create 2023-09-19 0:09
 */
@Configuration
@EnableAsync
public class ExecutorConfig {
    @Value("${thread.pool.coreSize:50}")
    private int coreSize;
    @Value("${thread.pool.maxSize:50}")
    private int maxSize;
    @Value("${thread.pool.queueSize:9999}")
    private int queueSize;
    @Value("${thread.pool.threadNamePrefix:thread-name}")
    private String threadNamePrefix;
    @Value("${thread.pool.keepAlive:60}")
    private int keepAlive;
    @Autowired
    private ThreadExceptionLogHandler threadExceptionLogHandler;

    /**
     * 方式一: new VisiableThreadPoolTaskExecutor() 方式创建线程池,返回值是 Executor
     * 适用于 @Async("asyncServiceExecutor") 注解
     * 也可以
     *  @Autowired
     *  private Executor asyncServiceExecutor;
     *
     * @return Executor
     */
    @Bean
    public Executor asyncServiceExecutor() {
        VisiableThreadPoolTaskExecutor executor = new VisiableThreadPoolTaskExecutor();
        // 配置核心线程数 50
        executor.setCorePoolSize(coreSize);
        // 配置最大线程数 50
        executor.setMaxPoolSize(maxSize);
        // 配置队列大小 9999
        executor.setQueueCapacity(queueSize);
        // 配置线程池中的线程名称前缀 模块-功能-作用
        executor.setThreadNamePrefix(threadNamePrefix);
        // rejection-policy：当pool已经达到max size的时候，如何处理新任务
        // CALLER_RUNS：不在新线程中执行任务，而是有调用者所在的线程来执行
        // 线程池无法接受新的任务并且队列已满时，如果有新的任务提交给线程池，而线程池已经达到了最大容量限制，那么这个任务不会被丢弃，而是由调用该任务的线程来执行。
        // 这样可以避免任务被直接丢弃，并让调用者自己执行任务以减轻任务提交频率。
        // 这个拒绝策略可能会导致任务提交者的线程执行任务，这可能会对调用者的性能产生一些影响，因为调用者线程需要等待任务执行完成才能继续进行其他操作。
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        // 线程空闲后的最大存活时间 60
        executor.setKeepAliveSeconds(keepAlive);
        // 执行初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }

    /**
     * 方式二: new ThreadPoolExecutor() 方式创建线程池
     * 适用于:
     * @Autowired
     * private ExecutorService fbWorkerPool;
     * @return ExecutorService
     */
    @Bean
    public ExecutorService workerPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(coreSize, maxSize, keepAlive, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingDeque<>(20000),
                new ThreadFactory() {
                    private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
                    @Override
                    public Thread newThread(Runnable runnable) {
                        Thread thread = new Thread(runnable, threadNamePrefix + threadNumber.getAndIncrement());
                        thread.setUncaughtExceptionHandler(threadExceptionLogHandler);
                        return thread;
                    }
                });
    }
}

ExecutorController 编写

• 演示demo，三种不同的用法, 足以涵盖大部分场景

点击查看代码

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * 这里是demo演示、把业务写在 controller 了,一般开发都是在 service 层实现的。
 *
 * @author love ice
 * @create 2023-09-19 0:59
 */
@RestController
@RequestMapping("/executor")
public class ExecutorController {


    /**
     * demo1: 使用异步注解 @Async("asyncServiceExecutor") 执行方法,适用于没有返回值的情况下
     */
    public void asyncDemo1() {
        // 假设这是从数据库查询出来的数据
        List<String> nameList = new ArrayList<>(Arrays.asList("张三", "李四", "王五"));
        // 把 nameList 进行切分
        int j = 0, size = nameList.size(), batchSize = 10;
        List<List<String>> list = new ArrayList<>();
        while (j < size) {
            List<String> batchList = nameList.stream().skip(j).limit(Math.min(j + batchSize, size) - j).collect(Collectors.toList());
            list.add(batchList);
            j += batchSize;
        }

        // 先把 list 切分成小份数据,在使用 @Async(),异步处理数据
        list.stream().parallel().forEach(this::asynchronousAuthorization1);
    }

    /**
     * 异步注解处理业务逻辑,实际业务开发,需要提取到 Service 层,否则会报错。
     *
     * @param paramList 入参
     */
    @Async("asyncServiceExecutor")
    public void asynchronousAuthorization1(List<String> paramList) {
        paramList.forEach(System.out::println);
        System.out.println("异步执行 paramList 业务逻辑");
    }

//================================分隔符======================

    @Autowired
    private ExecutorService workerPool;

    /**
     * demo2: workerPool.execute() 实现异步逻辑。适用于没有返回值的情况下
     */
    public void asyncDemo2() {
        // 假设这是从数据库查询出来的数据
        List<String> nameList = new ArrayList<>(Arrays.asList("张三", "李四", "王五"));
        // 把 nameList 进行切分
        int j = 0, size = nameList.size(), batchSize = 10;
        List<List<String>> list = new ArrayList<>();
        while (j < size) {
            List<String> batchList = nameList.stream().skip(j).limit(Math.min(j + batchSize, size) - j).collect(Collectors.toList());
            list.add(batchList);
            j += batchSize;
        }

        // 将 list 切分成小份数据,workerPool.execute(),异步处理数据
        list.stream().parallel().forEach(paramList->{
            workerPool.execute(()->asynchronousAuthorization2(paramList));
        });
    }

    public void asynchronousAuthorization2(List<String> paramList) {
        paramList.forEach(System.out::println);
        System.out.println("异步执行 paramList 业务逻辑");
    }


//================================分隔符======================


    /**
     * demo3: futures.add() 实现异步逻辑。适用于有返回值的情况下
     */
    public void asyncDemo3() {
        // 假设这是从数据库查询出来的数据
        List<String> nameList = new ArrayList<>(Arrays.asList("张三", "李四", "王五"));
        // 把 nameList 进行切分
        int j = 0, size = nameList.size(), batchSize = 10;
        List<List<String>> list = new ArrayList<>();
        while (j < size) {
            List<String> batchList = nameList.stream().skip(j).limit(Math.min(j + batchSize, size) - j).collect(Collectors.toList());
            list.add(batchList);
            j += batchSize;
        }

        List<CompletableFuture<String>> futures = new ArrayList<>();
        // 将 list 切分成小份数据,futures.add(),异步处理数据,有返回值的情况下
        list.forEach(paramList->{
            // CompletableFuture.supplyAsync() 该任务会在一个新的线程中执行，并返回一个结果
            // 通过futures.add(...)将这个异步任务添加到futures列表中。这样可以方便后续对多个异步任务进行管理和处理
            futures.add(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                asynchronousAuthorization3(paramList);
               return "默认值";
            }, workerPool));

            // 防止太快,让它休眠一下
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });

        //new CompletableFuture[0] 创建了一个初始长度为 0 的 CompletableFuture 数组，作为目标数组。然后，futures.toArray(new CompletableFuture[0]) 将 futures 列表中的元素复制到目标数组中，并返回结果数组。
        CompletableFuture<String>[] futuresArray = futures.toArray(new CompletableFuture[0]);
        // 通过将多个异步任务添加到futures列表中，我们可以使用CompletableFuture提供的方法来对这些异步任务进行组合、等待和处理。
        // 例如使用CompletableFuture.allOf(...)等待所有任务完成，或者使用CompletableFuture.join()获取单个任务的结果等。
        CompletableFuture.allOf(futures.toArray(futuresArray)).join();

        // 获取每个任务的结果或处理异常
        List<String> results = new ArrayList<>();
        for (CompletableFuture<String> future :futuresArray) {
            // 处理任务的异常
            future.exceptionally(ex -> {
                System.out.println("Task encountered an exception: " + ex.getMessage());
                return "0"; // 返回默认值或者做其他补偿操作
            });

            // 获取任务结果
            String result = future.join();
            results.add(result);
        }
        // 所有任务已完成，可以进行下一步操作
    }

    public void asynchronousAuthorization3(List<String> paramList) {
        paramList.forEach(System.out::println);
        System.out.println("异步执行 paramList 业务逻辑");
    }
}