• 簡介

• 合理地使用執行緒池能夠帶來3個好處：
  • 降低資源消耗：通過重複利用已建立的執行緒降低執行緒建立和銷燬造成的消耗。
  • 提高響應速度：當任務到達時，任務可以不需要等到執行緒建立就能立即執行。
  • 提高執行緒的可管理性：執行緒是稀缺資源，如果無限制地建立，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定 性，使用執行緒池可以進行統一分配、調優和監控。

• 實現原理

• 流程

  • 執行緒池判斷核心執行緒池是否都在執行任務。如果不是，則建立一個新的工作執行緒來執行任務。如果核心執行緒池裡的執行緒都在執行任務，則進行下個流程。
  • 執行緒池判斷工作佇列是否已經滿。如果工作佇列沒有滿，則將新提交的任務儲存在這個工作佇列列。如果工作佇列滿了，則進行下個流程。
  • 執行緒池判斷執行緒池的執行緒是否都處於工作狀態。如果沒有，則建立一個新的工作執行緒來執行任務。如果已經滿了，則交給飽和策略來處理這個任務。

執行緒池的主要處理流程

ThreadPoolExecutor執行execute()方法的示意圖

• 使用

• 實現

• 執行緒池中的執行緒執行任務分兩種情況

  • 在execute()方法中建立一個執行緒時，會讓這個執行緒執行當前任務。
  • 這個執行緒執行完上圖中1的任務後，會反覆從BlockingQueue獲取任務來執行。

• ThreadPoolExecutor的引數說明

  • corePoolSize（執行緒池的基本大小）:當提交一個任務到執行緒池時，執行緒池會建立一個執行緒來執行任務，即使其他空閒的基本執行緒能夠執行新任務也會建立執行緒，等到需要執行的任務數大於執行緒池基本大小時就不再建立。如果呼叫了執行緒池的prestartAllCoreThreads()
    方法，執行緒池會提前建立並啟動所有基本執行緒。

• runnableTaskQueue（任務佇列）：用於儲存等待執行的任務的阻塞佇列。可以選擇以下幾個阻塞佇列。

  • ArrayBlockingQueue：是一個基於陣列結構的有界阻塞佇列，此佇列按FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。
  • LinkedBlockingQueue：一個基於連結串列結構的阻塞佇列，此佇列按FIFO排序元素，吞吐量通常要高於ArrayBlockingQueue(ArrayBlockingQueue內部共用一個鎖，LinkedBlockingQueue內部使用兩個鎖，新增和刪除元素不是互斥的)。靜態工廠方法Executors.newFixedThreadPool()
    使用了這個佇列。
  • SynchronousQueue：一個不儲存元素的阻塞佇列。每個插入操作必須等到另一個執行緒呼叫移除操作，否則插入操作一直處於阻塞狀態，吞吐量通常要高於Linked-BlockingQueue，靜態工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個佇列。
  • PriorityBlockingQueue：一個具有優先順序的無限阻塞佇列。

• maximumPoolSize（執行緒池最大數量）：執行緒池允許建立的最大執行緒數。如果佇列滿了，並且已建立的執行緒數小於最大執行緒數，則執行緒池會再建立新的執行緒執行任務。值得注意的是，如果使用了無界的任務佇列這個引數就沒什麼效果。

• ThreadFactory：用於設定建立執行緒的工廠，可以通過執行緒工廠給每個創建出來的執行緒設定更有意義的名字。

• RejectedExecutionHandler（飽和策略）：當佇列和執行緒池都滿了，說明執行緒池處於飽和狀態，那麼必須採取一種策略處理提交的新任務。JDK 1.5中Java執行緒池框架提供了以下4種策略。

  • AbortPolicy：直接丟擲異常。(預設)
  • CallerRunsPolicy：只用呼叫者所線上程來執行任務。
  • DiscardOldestPolicy：丟棄佇列裡最近的一個任務，並執行當前任務。
  • DiscardPolicy：不處理，丟棄掉。

• keepAliveTime（執行緒活動保持時間）：執行緒池的工作執行緒空閒後，保持存活的時間。所以，如果任務很多，並且每個任務執行的時間比較短，可以調大時間，提高執行緒的利用率。

• TimeUnit（執行緒活動保持時間的單位）：可選的單位有天（DAYS）、小時（HOURS）、分鐘（MINUTES）、毫秒（MILLISECONDS）、微秒（MICROSECONDS，千分之一毫秒）和納秒（NANOSECONDS，千分之一微秒）。

• 向執行緒池提交任務

• execute():用於提交不需要返回值的任務，所以無法判斷任務是否被執行緒池執行成功。

    threadsPool.execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // TODO Auto-generated method stub
        }
    });

• submit():用於提交需要返回值的任務。執行緒池會返回一個future型別的物件，通過這個future物件可以判斷任務是否執行成功，並且可以通過future的get()方法來獲取返回值，get()方法會阻塞當前執行緒直到任務完成，而使用get（long timeout，TimeUnit unit）方法則會阻塞當前執行緒一段時間後立即返回，這時候有可能任務沒有執行完。

Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask);
                try {
                        Object s = future.get();
                } catch (InterruptedException e) {
                        // 處理中斷異常
                } catch (ExecutionException e) {
                        // 處理無法執行任務異常
                } finally {
                        // 關閉執行緒池
                        executor.shutdown();
                }

• 關閉執行緒池

• 可以通過呼叫執行緒池的shutdown或shutdownNow方法來關閉執行緒池。
  • 原理是遍歷執行緒池中的工作執行緒，然後逐個呼叫執行緒的interrupt方法來中斷執行緒，所以無法響應中斷的任務可能永遠無法終止。

shutdown和shutdownNow區別：

• shutdownNow首先將執行緒池的狀態設定成STOP，然後嘗試停止所有的正在執行或暫停任務的執行緒，並返回等待執行任務的列表
• shutdown只是將執行緒池的狀態設定成SHUTDOWN狀態，然後中斷所有沒有正在執行任務的執行緒。

• 那麼怎麼合理配置執行緒池?
  • CPU密集型任務：配置儘可能小的執行緒，如配置Ncpu+1個執行緒的執行緒池。
  • IO密集型任務：配置儘可能多的執行緒，如2*Ncpu。
  • 混合型的任務：如果可以拆分，將其拆分成一個CPU密集型任務和一個IO密集型任務，只要這兩個任務執行的時間相差不是太大，那麼分解後執行的吞吐量將高於序列執行的吞吐量。如果這兩個任務執行時間相差太大，則沒必要進行分解。
  • 依賴資料庫連線池的任務：因為執行緒提交SQL後需要等待資料庫返回結果，等待的時間越長，則CPU空閒時間就越長，那麼執行緒數應該設定得越大，這樣才能更好地利用CPU。

建議使用有界佇列:有界佇列能增加系統的穩定性和預警能力。

• 監控

• 假如大量使用執行緒池，則有必要對執行緒池進行監控，使用的屬性：
  • taskCount：執行緒池需要執行的任務數量。
  • completedTaskCount：執行緒池在執行過程中已完成的任務數量，小於或等於taskCount。
  • largestPoolSize：執行緒池裡曾經建立過的最大執行緒數量。通過這個資料可以知道執行緒池是否曾經滿過。如該數值等於執行緒池的最大大小，則表示執行緒池曾經滿過。
  • getPoolSize：執行緒池的執行緒數量。如果執行緒池不銷燬的話，執行緒池裡的執行緒不會自動銷燬，所以這個大小隻增不減。
  • getActiveCount：獲取活動的執行緒數。