這篇文章分別從線程池大小參數(shù)的設(shè)置、工作線程的創(chuàng)建、空閑線程的回收、阻塞隊(duì)列的使用、任務(wù)拒絕策略、線程池Hook等方面來(lái)了解線程池的使用，其中涉及到一些細(xì)節(jié)包括不同參數(shù)、不同隊(duì)列、不同拒絕策略的選擇、產(chǎn)生的影響和行為、為更好的使用線程池奠定知識(shí)基礎(chǔ)，其中值得注意的部分我用粗體標(biāo)識(shí)。

ExecutorService基于池化的線程來(lái)執(zhí)行用戶提交的任務(wù)，通?？梢院?jiǎn)單的通過(guò)Executors提供的工廠方法來(lái)創(chuàng)建ThreadPoolExecutor實(shí)例。

線程池解決的兩個(gè)問(wèn)題：1）線程池通過(guò)減少每次做任務(wù)的時(shí)候產(chǎn)生的性能消耗來(lái)優(yōu)化執(zhí)行大量的異步任務(wù)的時(shí)候的系統(tǒng)性能。2）線程池還提供了限制和管理批量任務(wù)被執(zhí)行的時(shí)候消耗的資源、線程的方法。另外ThreadPoolExecutor還提供了簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)功能，比如當(dāng)前有多少任務(wù)被執(zhí)行完了。

快速開(kāi)始

為了使得線程池適合大量不同的應(yīng)用上下文環(huán)境，ThreadPoolExecutor提供了很多可以配置的參數(shù)和可被用來(lái)擴(kuò)展的鉤子。然而，用戶還可以通過(guò)使用Executors提供的一些工廠方法來(lái)快速創(chuàng)建ThreadPoolExecutor實(shí)例。比如：

1. 使用Executors#newCachedThreadPool可以快速創(chuàng)建一個(gè)擁有自動(dòng)回收線程功能且沒(méi)有限制的線程池。

2. 使用Executors#newFixedThreadPool可以用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)固定線程大小的線程池。

3. 使用Executors#newSingleThreadExecutor可以用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)單線程的執(zhí)行器。

如果上面的方法創(chuàng)建的實(shí)例不能滿足我們的需求，我們可以自己通過(guò)參數(shù)來(lái)配置，實(shí)例化一個(gè)實(shí)例。

關(guān)于線程數(shù)大小參數(shù)設(shè)置需要知道的

ThreadPoolExecutor會(huì)根據(jù)corePoolSize和maximumPoolSize來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整線程池的大小:poolSize。

當(dāng)任務(wù)通過(guò)executor提交給線程池的時(shí)候，我們需要知道下面幾個(gè)點(diǎn)：

1. 如果這個(gè)時(shí)候當(dāng)前池子中的工作線程數(shù)小于corePoolSize，則新創(chuàng)建一個(gè)新的工作線程來(lái)執(zhí)行這個(gè)任務(wù)，不管工作線程集合中有沒(méi)有線程是處于空閑狀態(tài)。

2. 如果池子中有比corePoolSize大的但是比maximumPoolSize小的工作線程，任務(wù)會(huì)首先被嘗試著放入隊(duì)列，這里有兩種情況需要單獨(dú)說(shuō)一下：a、如果任務(wù)被成功的放入隊(duì)列，則看看是否需要開(kāi)啟新的線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，只有當(dāng)當(dāng)前工作線程數(shù)為0的時(shí)候才會(huì)創(chuàng)建新的線程，因?yàn)橹暗木€程有可能因?yàn)槎继幱诳臻e狀態(tài)或因?yàn)楣ぷ鹘Y(jié)束而被移除。

   b、如果放入隊(duì)列失敗，則才會(huì)去創(chuàng)建新的工作線程。

3. 如果corePoolSize和maximumPoolSize相同，則線程池的大小是固定的。

4. 通過(guò)將maximumPoolSize設(shè)置為無(wú)限大，我們可以得到一個(gè)無(wú)上限的線程池。

5. 除了通過(guò)構(gòu)造參數(shù)設(shè)置這幾個(gè)線程池參數(shù)之外我們還可以在運(yùn)行時(shí)設(shè)置。

核心線程WarmUp

默認(rèn)情況下，核心工作線程值在初始的時(shí)候被創(chuàng)建，當(dāng)新任務(wù)來(lái)到的時(shí)候被啟動(dòng)，但是我們可以通過(guò)重寫(xiě)prestartCoreThread或prestartCoreThreads方法來(lái)改變這種行為。通常場(chǎng)景我們可以在應(yīng)用啟動(dòng)的時(shí)候來(lái)WarmUp核心線程，從而達(dá)到任務(wù)過(guò)來(lái)能夠立馬執(zhí)行的結(jié)果，使得初始任務(wù)處理的時(shí)間得到一定優(yōu)化。

定制工作線程的創(chuàng)建

新的線程是通過(guò)ThreadFactory來(lái)創(chuàng)建的，如果沒(méi)有指定，默認(rèn)的Executors#defaultThreadFactory將被使用，這個(gè)時(shí)候創(chuàng)建的線程將都屬于同一個(gè)線程組，擁有同樣的優(yōu)先級(jí)和daemon狀態(tài)。擴(kuò)展配置ThreadFactory，我們可以配置線程的名字、線程組合daemon狀態(tài)。如果調(diào)用ThreadFactory#createThread的時(shí)候失敗，將返回null，executor將不會(huì)執(zhí)行任何任務(wù)。

空閑線程回收

如果當(dāng)前池子中的工作線程數(shù)大于corePoolSize，如果超過(guò)這個(gè)數(shù)字的線程處于空閑的時(shí)間大于keepAliveTime，則這些線程將會(huì)被終止，這是一種減少不必要資源消耗的策略。這個(gè)參數(shù)可以在運(yùn)行時(shí)被改變，我們同樣可以將這種策略應(yīng)用給核心線程，我們可以通過(guò)調(diào)用allowCoreThreadTimeout來(lái)實(shí)現(xiàn)。

選擇合適的阻塞隊(duì)列

所有的阻塞隊(duì)列都可以被用來(lái)存放任務(wù)，但是使用不同的隊(duì)列針對(duì)corePoolSize會(huì)表現(xiàn)不同的行為：

當(dāng)池中工作線程數(shù)小于corePoolSize的時(shí)候，每次來(lái)任務(wù)的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的工作線程。

當(dāng)池中工作線程數(shù)大于等于corePoolSize的時(shí)候，每次任務(wù)來(lái)的時(shí)候都會(huì)首先嘗試將線程放入隊(duì)列，而不是直接去創(chuàng)建線程。

如果放入隊(duì)列失敗，且當(dāng)先池中線程數(shù)小于maximumPoolSize的時(shí)候，則會(huì)創(chuàng)建一個(gè)工作線程。

下面主要是不同隊(duì)列策略表現(xiàn):

直接遞交：一種比較好的默認(rèn)選擇是使用SynchronousQueue，這種策略會(huì)將提交的任務(wù)直接傳送給工作線程，而不持有。如果當(dāng)前沒(méi)有工作線程來(lái)處理，即任務(wù)放入隊(duì)列失敗，則根據(jù)線程池的實(shí)現(xiàn)，會(huì)引發(fā)新的工作線程創(chuàng)建，因此新提交的任務(wù)會(huì)被處理。這種策略在當(dāng)提交的一批任務(wù)之間有依賴關(guān)系的時(shí)候避免了鎖競(jìng)爭(zhēng)消耗。值得一提的是，這種策略最好是配合unbounded線程數(shù)來(lái)使用，從而避免任務(wù)被拒絕。同時(shí)我們必須要考慮到一種場(chǎng)景，當(dāng)任務(wù)到來(lái)的速度大于任務(wù)處理的速度，將會(huì)引起無(wú)限制的線程數(shù)不斷的增加。

無(wú)界隊(duì)列：使用無(wú)界隊(duì)列如LinkedBlockingQueue沒(méi)有指定最大容量的時(shí)候，將會(huì)引起當(dāng)核心線程都在忙的時(shí)候，新的任務(wù)被放在隊(duì)列上，因此，永遠(yuǎn)不會(huì)有大于corePoolSize的線程被創(chuàng)建，因此maximumPoolSize參數(shù)將失效。這種策略比較適合所有的任務(wù)都不相互依賴，獨(dú)立執(zhí)行。舉個(gè)例子，如網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器中，每個(gè)線程獨(dú)立處理請(qǐng)求。但是當(dāng)任務(wù)處理速度小于任務(wù)進(jìn)入速度的時(shí)候會(huì)引起隊(duì)列的無(wú)限膨脹。

有界隊(duì)列：有界隊(duì)列如ArrayBlockingQueue幫助限制資源的消耗，但是不容易控制。隊(duì)列長(zhǎng)度和maximumPoolSize這兩個(gè)值會(huì)相互影響，使用大的隊(duì)列和小maximumPoolSize會(huì)減少CPU的使用、操作系統(tǒng)資源、上下文切換的消耗，但是會(huì)降低吞吐量，如果任務(wù)被頻繁的阻塞如IO線程，系統(tǒng)其實(shí)可以調(diào)度更多的線程。使用小的隊(duì)列通常需要大maximumPoolSize，從而使得CPU更忙一些，但是又會(huì)增加降低吞吐量的線程調(diào)度的消耗?？偨Y(jié)一下是IO密集型可以考慮多些線程來(lái)平衡CPU的使用，CPU密集型可以考慮少些線程減少線程調(diào)度的消耗。

選擇適合的拒絕策略

當(dāng)新的任務(wù)到來(lái)的而線程池被關(guān)閉的時(shí)候，或線程數(shù)和隊(duì)列已經(jīng)達(dá)到上限的時(shí)候，我們需要去做一個(gè)決定，怎么拒絕這些任務(wù)。下面介紹一下常用的策略：

ThreadPoolExecutor#AbortPolicy：這個(gè)策略直接拋出RejectedExecutionException異常。

ThreadPoolExecutor#CallerRunsPolicy：這個(gè)策略將會(huì)使用Caller線程來(lái)執(zhí)行這個(gè)任務(wù)，這是一種feedback策略，可以降低任務(wù)提交的速度。

ThreadPoolExecutor#DiscardPolicy：這個(gè)策略將會(huì)直接丟棄任務(wù)。

ThreadPoolExecutor#DiscardOldestPolicy：這個(gè)策略將會(huì)把任務(wù)隊(duì)列頭部的任務(wù)丟棄，然后重新嘗試執(zhí)行，如果還是失敗則繼續(xù)實(shí)施策略。

除了上面的幾種策略，我們也可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的策略。

利用Hook嵌入你的行為

ThreadPoolExecutor提供了protected類型可以被覆蓋的鉤子方法，允許用戶在任務(wù)執(zhí)行之前會(huì)執(zhí)行之后做一些事情。我們可以通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)比如初始化ThreadLocal、收集統(tǒng)計(jì)信息、如記錄日志等操作。這類Hook如beforeExecute和afterExecute。另外還有一個(gè)Hook可以用來(lái)在任務(wù)被執(zhí)行完的時(shí)候讓用戶插入邏輯，如rerminated。

如果hook方法執(zhí)行失敗，則內(nèi)部的工作線程的執(zhí)行將會(huì)失敗或被中斷。

可訪問(wèn)的隊(duì)列

getQueue方法可以用來(lái)訪問(wèn)queue隊(duì)列以進(jìn)行一些統(tǒng)計(jì)或者debug工作，我們不建議用作其他用途。同時(shí)remove方法和purge方法可以用來(lái)將任務(wù)從隊(duì)列中移除。

關(guān)閉線程池

當(dāng)線程池不在被引用并且工作線程數(shù)為0的時(shí)候，線程池將被終止。我們也可以調(diào)用shutdown來(lái)手動(dòng)終止線程池。如果我們忘記調(diào)用shutdown，為了讓線程資源被釋放，我們還可以使用keepAliveTime和allowCoreThreadTimeOut來(lái)達(dá)到目的。

寫(xiě)在最后

JAVA本身提供的API已經(jīng)可以讓我們快速的進(jìn)行基于線程池的多線程開(kāi)發(fā)，但是我們必須要為我們寫(xiě)的代碼負(fù)責(zé)，每一個(gè)參數(shù)的設(shè)置和策略的選擇跟不同應(yīng)用場(chǎng)景有絕對(duì)的關(guān)系。然而對(duì)于不同參數(shù)和不同策略的選擇并不是一件容易的事情，我們必須要先回答一些基礎(chǔ)問(wèn)題：每創(chuàng)建一個(gè)線程，操作系統(tǒng)為我們做了哪些事情，這個(gè)線程的操作系統(tǒng)資源消耗主要在哪部分？假如我的應(yīng)用場(chǎng)景是IO密集型的，那么我需要更多的線程還是更少的線程？假如我們的CPU操作和IO操作大概各占一半的話我們又需要如何選擇？等等一些列問(wèn)題。我認(rèn)為、多線程開(kāi)發(fā)是一件很容易的事情也是一件很不容易的事情。

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