JAVA进阶----ThreadPoolExecutor机制(转)

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ThreadPoolExecutor机制 
一、概述 
1、ThreadPoolExecutor作为java.util.concurrent包对外提供基础实现，以内部线程池的形式对外提供管理任务执行，线程调度，线程池管理等等服务； 
2、Executors方法提供的线程服务，都是通过参数设置来实现不同的线程池机制。 
3、先来了解其线程池管理的机制，有助于正确使用，避免错误使用导致严重故障。同时可以根据自己的需求实现自己的线程池 

二、核心构造方法讲解 
下面是ThreadPoolExecutor最核心的构造方法 

Java代码  收藏代码
  1. public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  
  2.                               int maximumPoolSize,  
  3.                               long keepAliveTime,  
  4.                               TimeUnit unit,  
  5.                               BlockingQueue<Runnable> workQueue,  
  6.                               ThreadFactory threadFactory,  
  7.                               RejectedExecutionHandler handler) {  
  8.         if (corePoolSize < 0 ||  
  9.             maximumPoolSize <= 0 ||  
  10.             maximumPoolSize < corePoolSize ||  
  11.             keepAliveTime < 0)  
  12.             throw new IllegalArgumentException();  
  13.         if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)  
  14.             throw new NullPointerException();  
  15.         this.corePoolSize = corePoolSize;  
  16.         this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;  
  17.         this.workQueue = workQueue;  
  18.         this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);  
  19.         this.threadFactory = threadFactory;  
  20.         this.handler = handler;  
  21.     }  


构造方法参数讲解 

参数名 作用
corePoolSize 核心线程池大小
maximumPoolSize 最大线程池大小
keepAliveTime 线程池中超过corePoolSize数目的空闲线程最大存活时间；可以allowCoreThreadTimeOut(true)使得核心线程有效时间
TimeUnit keepAliveTime时间单位
workQueue 阻塞任务队列
threadFactory 新建线程工厂
RejectedExecutionHandler 当提交任务数超过maxmumPoolSize+workQueue之和时，任务会交给RejectedExecutionHandler来处理



重点讲解： 
其中比较容易让人误解的是：corePoolSize，maximumPoolSize，workQueue之间关系。 

1.当线程池小于corePoolSize时，新提交任务将创建一个新线程执行任务，即使此时线程池中存在空闲线程。 
2.当线程池达到corePoolSize时，新提交任务将被放入workQueue中，等待线程池中任务调度执行 
3.当workQueue已满，且maximumPoolSize>corePoolSize时，新提交任务会创建新线程执行任务 
4.当提交任务数超过maximumPoolSize时，新提交任务由RejectedExecutionHandler处理 
5.当线程池中超过corePoolSize线程，空闲时间达到keepAliveTime时，关闭空闲线程 
6.当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时，线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭 

线程管理机制图示： 


三、Executors提供的线程池配置方案 

1、构造一个固定线程数目的线程池，配置的corePoolSize与maximumPoolSize大小相同，同时使用了一个无界LinkedBlockingQueue存放阻塞任务，因此多余的任务将存在再阻塞队列，不会由RejectedExecutionHandler处理 

Java代码  收藏代码
  1. public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {  
  2.         return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,  
  3.                                       0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  
  4.                                       new LinkedBlockingQueue<Runnable>());  
  5.     }  


2、构造一个缓冲功能的线程池，配置corePoolSize=0，maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE，keepAliveTime=60s,以及一个无容量的阻塞队列 SynchronousQueue，因此任务提交之后，将会创建新的线程执行；线程空闲超过60s将会销毁 

Java代码  收藏代码
  1. public static ExecutorService newCachedThreadPool() {  
  2.         return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,  
  3.                                       60L, TimeUnit.SECONDS,  
  4.                                       new SynchronousQueue<Runnable>());  
  5.     }  


3、构造一个只支持一个线程的线程池，配置corePoolSize=maximumPoolSize=1，无界阻塞队列LinkedBlockingQueue；保证任务由一个线程串行执行 

Java代码  收藏代码
  1. public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {  
  2.         return new FinalizableDelegatedExecutorService  
  3.             (new ThreadPoolExecutor(1, 1,  
  4.                                     0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  
  5.                                     new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));  
  6.     }  


4、构造有定时功能的线程池，配置corePoolSize，无界延迟阻塞队列DelayedWorkQueue；有意思的是：maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE，由于DelayedWorkQueue是无界队列，所以这个值是没有意义的 

Java代码  收藏代码
  1. public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {  
  2.         return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);  
  3.     }  
  4.   
  5. public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(  
  6.             int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {  
  7.         return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);  
  8.     }  
  9.   
  10. public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  
  11.                              ThreadFactory threadFactory) {  
  12.         super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, TimeUnit.NANOSECONDS,  
  13.               new DelayedWorkQueue(), threadFactory);  
  14.     }  



四、定制属于自己的非阻塞线程池 

Java代码  收藏代码
  1. import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;  
  2. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  3. import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;  
  4. import java.util.concurrent.ThreadFactory;  
  5. import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;  
  6. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  7. import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;  
  8.   
  9.   
  10. public class CustomThreadPoolExecutor {  
  11.   
  12.       
  13.     private ThreadPoolExecutor pool = null;  
  14.       
  15.       
  16.     /** 
  17.      * 线程池初始化方法 
  18.      *  
  19.      * corePoolSize 核心线程池大小----10 
  20.      * maximumPoolSize 最大线程池大小----30 
  21.      * keepAliveTime 线程池中超过corePoolSize数目的空闲线程最大存活时间----30+单位TimeUnit 
  22.      * TimeUnit keepAliveTime时间单位----TimeUnit.MINUTES 
  23.      * workQueue 阻塞队列----new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10)====10容量的阻塞队列 
  24.      * threadFactory 新建线程工厂----new CustomThreadFactory()====定制的线程工厂 
  25.      * rejectedExecutionHandler 当提交任务数超过maxmumPoolSize+workQueue之和时, 
  26.      *                          即当提交第41个任务时(前面线程都没有执行完,此测试方法中用sleep(100)), 
  27.      *                                任务会交给RejectedExecutionHandler来处理 
  28.      */  
  29.     public void init() {  
  30.         pool = new ThreadPoolExecutor(  
  31.                 10,  
  32.                 30,  
  33.                 30,  
  34.                 TimeUnit.MINUTES,  
  35.                 new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10),  
  36.                 new CustomThreadFactory(),  
  37.                 new CustomRejectedExecutionHandler());  
  38.     }  
  39.   
  40.       
  41.     public void destory() {  
  42.         if(pool != null) {  
  43.             pool.shutdownNow();  
  44.         }  
  45.     }  
  46.       
  47.       
  48.     public ExecutorService getCustomThreadPoolExecutor() {  
  49.         return this.pool;  
  50.     }  
  51.       
  52.     private class CustomThreadFactory implements ThreadFactory {  
  53.   
  54.         private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);  
  55.           
  56.         @Override  
  57.         public Thread newThread(Runnable r) {  
  58.             Thread t = new Thread(r);  
  59.             String threadName = CustomThreadPoolExecutor.class.getSimpleName() + count.addAndGet(1);  
  60.             System.out.println(threadName);  
  61.             t.setName(threadName);  
  62.             return t;  
  63.         }  
  64.     }  
  65.       
  66.       
  67.     private class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {  
  68.   
  69.         @Override  
  70.         public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {  
  71.             // 记录异常  
  72.             // 报警处理等  
  73.             System.out.println("error.............");  
  74.         }  
  75.     }  
  76.       
  77.       
  78.       
  79.     // 测试构造的线程池  
  80.     public static void main(String[] args) {  
  81.         CustomThreadPoolExecutor exec = new CustomThreadPoolExecutor();  
  82.         // 1.初始化  
  83.         exec.init();  
  84.           
  85.         ExecutorService pool = exec.getCustomThreadPoolExecutor();  
  86.         for(int i=1; i<100; i++) {  
  87.             System.out.println("提交第" + i + "个任务!");  
  88.             pool.execute(new Runnable() {  
  89.                 @Override  
  90.                 public void run() {  
  91.                     try {  
  92.                         Thread.sleep(3000);  
  93.                     } catch (InterruptedException e) {  
  94.                         e.printStackTrace();  
  95.                     }  
  96.                     System.out.println("running=====");  
  97.                 }  
  98.             });  
  99.         }  
  100.           
  101.           
  102.           
  103.         // 2.销毁----此处不能销毁,因为任务没有提交执行完,如果销毁线程池,任务也就无法执行了  
  104.         // exec.destory();  
  105.           
  106.         try {  
  107.             Thread.sleep(10000);  
  108.         } catch (InterruptedException e) {  
  109.             e.printStackTrace();  
  110.         }  
  111.     }  
  112. }  


方法中建立一个核心线程数为30个，缓冲队列有10个的线程池。每个线程任务，执行时会先睡眠3秒，保证提交10任务时，线程数目被占用完，再提交30任务时，阻塞队列被占用完，，这样提交第41个任务是，会交给CustomRejectedExecutionHandler 异常处理类来处理。 

提交任务的代码如下： 

Java代码  收藏代码
  1. public void execute(Runnable command) {  
  2.         if (command == null)  
  3.             throw new NullPointerException();  
  4.         /* 
  5.          * Proceed in 3 steps: 
  6.          * 
  7.          * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to 
  8.          * start a new thread with the given command as its first 
  9.          * task.  The call to addWorker atomically checks runState and 
  10.          * workerCount, and so prevents false alarms that would add 
  11.          * threads when it shouldn't, by returning false. 
  12.          * 
  13.          * 2. If a task can be successfully queued, then we still need 
  14.          * to double-check whether we should have added a thread 
  15.          * (because existing ones died since last checking) or that 
  16.          * the pool shut down since entry into this method. So we 
  17.          * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if 
  18.          * stopped, or start a new thread if there are none. 
  19.          * 
  20.          * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new 
  21.          * thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated 
  22.          * and so reject the task. 
  23.          */  
  24.         int c = ctl.get();  
  25.         if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {  
  26.             if (addWorker(command, true))  
  27.                 return;  
  28.             c = ctl.get();  
  29.         }  
  30.         if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {  
  31.             int recheck = ctl.get();  
  32.             if (! isRunning(recheck) && remove(command))  
  33.                 reject(command);  
  34.             else if (workerCountOf(recheck) == 0)  
  35.                 addWorker(null, false);  
  36.         }  
  37.         else if (!addWorker(command, false))  
  38.             reject(command);  
  39.     }  


注意：41以后提交的任务就不能正常处理了，因为，execute中提交到任务队列是用的offer方法，如上面代码，这个方法是非阻塞的，所以就会交给CustomRejectedExecutionHandler 来处理，所以对于大数据量的任务来说，这种线程池，如果不设置队列长度会OOM，设置队列长度，会有任务得不到处理，接下来我们构建一个阻塞的自定义线程池 

五、定制属于自己的阻塞线程池 

Java代码  收藏代码
  1. package com.tongbanjie.trade.test.commons;  
  2.   
  3. import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;  
  4. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  5. import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;  
  6. import java.util.concurrent.ThreadFactory;  
  7. import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;  
  8. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  9. import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;  
  10.   
  11. public class CustomThreadPoolExecutor {    
  12.         
  13.         
  14.     private ThreadPoolExecutor pool = null;    
  15.         
  16.         
  17.     /**  
  18.      * 线程池初始化方法  
  19.      *   
  20.      * corePoolSize 核心线程池大小----1  
  21.      * maximumPoolSize 最大线程池大小----3  
  22.      * keepAliveTime 线程池中超过corePoolSize数目的空闲线程最大存活时间----30+单位TimeUnit  
  23.      * TimeUnit keepAliveTime时间单位----TimeUnit.MINUTES  
  24.      * workQueue 阻塞队列----new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5)====5容量的阻塞队列  
  25.      * threadFactory 新建线程工厂----new CustomThreadFactory()====定制的线程工厂  
  26.      * rejectedExecutionHandler 当提交任务数超过maxmumPoolSize+workQueue之和时,  
  27.      *                          即当提交第41个任务时(前面线程都没有执行完,此测试方法中用sleep(100)),  
  28.      *                                任务会交给RejectedExecutionHandler来处理  
  29.      */    
  30.     public void init() {    
  31.         pool = new ThreadPoolExecutor(    
  32.                 1,    
  33.                 3,    
  34.                 30,    
  35.                 TimeUnit.MINUTES,    
  36.                 new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5),    
  37.                 new CustomThreadFactory(),    
  38.                 new CustomRejectedExecutionHandler());    
  39.     }    
  40.     
  41.         
  42.     public void destory() {    
  43.         if(pool != null) {    
  44.             pool.shutdownNow();    
  45.         }    
  46.     }    
  47.         
  48.         
  49.     public ExecutorService getCustomThreadPoolExecutor() {    
  50.         return this.pool;    
  51.     }    
  52.         
  53.     private class CustomThreadFactory implements ThreadFactory {    
  54.     
  55.         private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);    
  56.             
  57.         @Override    
  58.         public Thread newThread(Runnable r) {    
  59.             Thread t = new Thread(r);    
  60.             String threadName = CustomThreadPoolExecutor.class.getSimpleName() + count.addAndGet(1);    
  61.             System.out.println(threadName);    
  62.             t.setName(threadName);    
  63.             return t;    
  64.         }    
  65.     }    
  66.         
  67.         
  68.     private class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {    
  69.     
  70.         @Override    
  71.         public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {    
  72.             try {  
  73.                                 // 核心改造点，由blockingqueue的offer改成put阻塞方法  
  74.                 executor.getQueue().put(r);  
  75.             } catch (InterruptedException e) {  
  76.                 e.printStackTrace();  
  77.             }  
  78.         }    
  79.     }    
  80.         
  81.         
  82.         
  83.     // 测试构造的线程池    
  84.     public static void main(String[] args) {    
  85.           
  86.         CustomThreadPoolExecutor exec = new CustomThreadPoolExecutor();    
  87.         // 1.初始化    
  88.         exec.init();    
  89.             
  90.         ExecutorService pool = exec.getCustomThreadPoolExecutor();    
  91.         for(int i=1; i<100; i++) {    
  92.             System.out.println("提交第" + i + "个任务!");    
  93.             pool.execute(new Runnable() {    
  94.                 @Override    
  95.                 public void run() {    
  96.                     try {    
  97.                         System.out.println(">>>task is running=====");   
  98.                         TimeUnit.SECONDS.sleep(10);  
  99.                     } catch (InterruptedException e) {    
  100.                         e.printStackTrace();    
  101.                     }    
  102.                 }    
  103.             });    
  104.         }    
  105.             
  106.             
  107.         // 2.销毁----此处不能销毁,因为任务没有提交执行完,如果销毁线程池,任务也就无法执行了    
  108.         // exec.destory();    
  109.             
  110.         try {    
  111.             Thread.sleep(10000);    
  112.         } catch (InterruptedException e) {    
  113.             e.printStackTrace();    
  114.         }    
  115.     }    
  116. }    



解释：当提交任务被拒绝时，进入拒绝机制，我们实现拒绝方法，把任务重新用阻塞提交方法put提交，实现阻塞提交任务功能，防止队列过大，OOM，提交被拒绝方法在下面 

   

Java代码  收藏代码
  1. public void execute(Runnable command) {  
  2.         if (command == null)  
  3.             throw new NullPointerException();  
  4.   
  5.         int c = ctl.get();  
  6.         if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {  
  7.             if (addWorker(command, true))  
  8.                 return;  
  9.             c = ctl.get();  
  10.         }  
  11.         if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {  
  12.             int recheck = ctl.get();  
  13.             if (! isRunning(recheck) && remove(command))  
  14.                 reject(command);  
  15.             else if (workerCountOf(recheck) == 0)  
  16.                 addWorker(null, false);  
  17.         }  
  18.         else if (!addWorker(command, false))  
  19.             // 进入拒绝机制， 我们把runnable任务拿出来，重新用阻塞操作put，来实现提交阻塞功能  
  20.             reject(command);  
  21.     }  




总结： 
1、用ThreadPoolExecutor自定义线程池，看线程是的用途，如果任务量不大，可以用无界队列，如果任务量非常大，要用有界队列，防止OOM 
2、如果任务量很大，还要求每个任务都处理成功，要对提交的任务进行阻塞提交，重写拒绝机制，改为阻塞提交。保证不抛弃一个任务 
3、最大线程数一般设为2N+1最好，N是CPU核数 
4、核心线程数，看应用，如果是任务，一天跑一次，设置为0，合适，因为跑完就停掉了，如果是常用线程池，看任务量，是保留一个核心还是几个核心线程数 
5、如果要获取任务执行结果，用CompletionService，但是注意，获取任务的结果的要重新开一个线程获取，如果在主线程获取，就要等任务都提交后才获取，就会阻塞大量任务结果，队列过大OOM，所以最好异步开个线程获取结果

posted @ 2017-12-09 19:00  kuroniko  阅读(283)  评论(0)  编辑  收藏  举报