ThreadPoolExecutor參數(shù)含義及源碼執(zhí)行流程詳解
背景
線程池是為了避免線程頻繁的創(chuàng)建和銷毀帶來的性能消耗,而建立的一種池化技術(shù),它是把已創(chuàng)建的線程放入“池”中,當有任務來臨時就可以重用已有的線程,無需等待創(chuàng)建的過程,這樣就可以有效提高程序的響應速度。但如果要說線程池的話一定離不開 ThreadPoolExecutor ,在阿里巴巴的《Java 開發(fā)手冊》中是這樣規(guī)定線程池的:
線程池不允許使用 Executors 去創(chuàng)建,而是通過 ThreadPoolExecutor 的方式,這樣的處理方式讓寫的讀者更加明確線程池的運行規(guī)則,規(guī)避資源耗盡的風險。
說明:Executors 返回的線程池對象的弊端如下:
FixedThreadPool 和 SingleThreadPool:允許的請求隊列長度為 Integer.MAX_VALUE,可能會堆積大量的請求,從而導致 OOM。CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool:允許的創(chuàng)建線程數(shù)量為 Integer.MAX_VALUE,可能會創(chuàng)建大量的線程,從而導致 OOM。
其實當我們?nèi)タ?Executors 的源碼會發(fā)現(xiàn),Executors.newFixedThreadPool()、Executors.newSingleThreadExecutor() 和 Executors.newCachedThreadPool() 等方法的底層都是通過 ThreadPoolExecutor 實現(xiàn)的,所以本課時我們就重點來了解一下 ThreadPoolExecutor 的相關(guān)知識,比如它有哪些核心的參數(shù)?它是如何工作的?
典型回答
ThreadPoolExecutor 的核心參數(shù)指的是它在構(gòu)建時需要傳遞的參數(shù),其構(gòu)造方法如下所示:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
if (corePoolSize < 0 ||
// maximumPoolSize 必須大于 0,且必須大于 corePoolSize
maximumPoolSize <= 0 ||
maximumPoolSize < corePoolSize ||
keepAliveTime < 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
throw new NullPointerException();
this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
null :
AccessController.getContext();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}
第 1 個參數(shù):corePoolSize 表示線程池的常駐核心線程數(shù)。如果設(shè)置為 0,則表示在沒有任何任務時,銷毀線程池;如果大于 0,即使沒有任務時也會保證線程池的線程數(shù)量等于此值。但需要注意,此值如果設(shè)置的比較小,則會頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程(創(chuàng)建和銷毀的原因會在本課時的下半部分講到);如果設(shè)置的比較大,則會浪費系統(tǒng)資源,所以開發(fā)者需要根據(jù)自己的實際業(yè)務來調(diào)整此值。
第 2 個參數(shù):maximumPoolSize 表示線程池在任務最多時,最大可以創(chuàng)建的線程數(shù)。官方規(guī)定此值必須大于 0,也必須大于等于 corePoolSize,此值只有在任務比較多,且不能存放在任務隊列時,才會用到。
第 3 個參數(shù):keepAliveTime 表示線程的存活時間,當線程池空閑時并且超過了此時間,多余的線程就會銷毀,直到線程池中的線程數(shù)量銷毀的等于 corePoolSize 為止,如果 maximumPoolSize 等于 corePoolSize,那么線程池在空閑的時候也不會銷毀任何線程。
第 4 個參數(shù):unit 表示存活時間的單位,它是配合 keepAliveTime 參數(shù)共同使用的。
第 5 個參數(shù):workQueue 表示線程池執(zhí)行的任務隊列,當線程池的所有線程都在處理任務時,如果來了新任務就會緩存到此任務隊列中排隊等待執(zhí)行。
第 6 個參數(shù):threadFactory 表示線程的創(chuàng)建工廠,此參數(shù)一般用的比較少,我們通常在創(chuàng)建線程池時不指定此參數(shù),它會使用默認的線程創(chuàng)建工廠的方法來創(chuàng)建線程,源代碼如下:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
// Executors.defaultThreadFactory() 為默認的線程創(chuàng)建工廠
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
public static ThreadFactory defaultThreadFactory() {
return new DefaultThreadFactory();
}
// 默認的線程創(chuàng)建工廠,需要實現(xiàn) ThreadFactory 接口
static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
private final ThreadGroup group;
private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
private final String namePrefix;
DefaultThreadFactory() {
SecurityManager s = System.getSecurityManager();
group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
Thread.currentThread().getThreadGroup();
namePrefix = "pool-" +
poolNumber.getAndIncrement() +
"-thread-";
}
// 創(chuàng)建線程
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = new Thread(group, r,
namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
0);
if (t.isDaemon())
t.setDaemon(false); // 創(chuàng)建一個非守護線程
if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); // 線程優(yōu)先級設(shè)置為默認值
return t;
}
}
我們也可以自定義一個線程工廠,通過實現(xiàn) ThreadFactory 接口來完成,這樣就可以自定義線程的名稱或線程執(zhí)行的優(yōu)先級了。
第 7 個參數(shù):RejectedExecutionHandler 表示指定線程池的拒絕策略,當線程池的任務已經(jīng)在緩存隊列 workQueue 中存儲滿了之后,并且不能創(chuàng)建新的線程來執(zhí)行此任務時,就會用到此拒絕策略,它屬于一種限流保護的機制。
線程池的工作流程要從它的執(zhí)行方法 execute() 說起,源碼如下:
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
int c = ctl.get();
// 當前工作的線程數(shù)小于核心線程數(shù)
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
// 創(chuàng)建新的線程執(zhí)行此任務
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
// 檢查線程池是否處于運行狀態(tài),如果是則把任務添加到隊列
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
// 再出檢查線程池是否處于運行狀態(tài),防止在第一次校驗通過后線程池關(guān)閉
// 如果是非運行狀態(tài),則將剛加入隊列的任務移除
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// 如果線程池的線程數(shù)為 0 時(當 corePoolSize 設(shè)置為 0 時會發(fā)生)
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false); // 新建線程執(zhí)行任務
}
// 核心線程都在忙且隊列都已爆滿,嘗試新啟動一個線程執(zhí)行失敗
else if (!addWorker(command, false))
// 執(zhí)行拒絕策略
reject(command);
}
其中 addWorker(Runnable firstTask, boolean core) 方法的參數(shù)說明如下:
- firstTask,線程應首先運行的任務,如果沒有則可以設(shè)置為 null;
- core,判斷是否可以創(chuàng)建線程的閥值(最大值),如果等于 true 則表示使用 corePoolSize 作為閥值,false 則表示使用maximumPoolSize 作為閥值。
考點分析
線程池任務執(zhí)行的主要流程,可以參考以下流程圖:

與 ThreadPoolExecutor 相關(guān)的面試題還有以下幾個:
- ThreadPoolExecutor 的執(zhí)行方法有幾種?它們有什么區(qū)別?
- 什么是線程的拒絕策略?
- 拒絕策略的分類有哪些?
- 如何自定義拒絕策略?
- ThreadPoolExecutor 能不能實現(xiàn)擴展?如何實現(xiàn)擴展?
知識拓展
execute() VS submit()
execute() 和 submit() 都是用來執(zhí)行線程池任務的,它們最主要的區(qū)別是,submit() 方法可以接收線程池執(zhí)行的返回值,而 execute() 不能接收返回值。
來看兩個方法的具體使用:
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 10, 10L,
TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue(20));
// execute 使用
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Hello, execute.");
}
});
// submit 使用
Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("Hello, submit.");
return "Success";
}
});
System.out.println(future.get());
以上程序執(zhí)行結(jié)果如下:
Hello, submit.
Hello, execute.
Success
從以上結(jié)果可以看出 submit() 方法可以配合 Futrue 來接收線程執(zhí)行的返回值。它們的另一個區(qū)別是 execute() 方法屬于 Executor 接口的方法,而 submit() 方法則是屬于 ExecutorService 接口的方法,它們的繼承關(guān)系如下圖所示:

線程池的拒絕策略
當線程池中的任務隊列已經(jīng)被存滿,再有任務添加時會先判斷當前線程池中的線程數(shù)是否大于等于線程池的最大值,如果是,則會觸發(fā)線程池的拒絕策略。
Java 自帶的拒絕策略有 4 種:
- AbortPolicy,終止策略,線程池會拋出異常并終止執(zhí)行,它是默認的拒絕策略;
- CallerRunsPolicy,把任務交給當前線程來執(zhí)行;
- DiscardPolicy,忽略此任務(最新的任務);
- DiscardOldestPolicy,忽略最早的任務(最先加入隊列的任務)。
例如,我們來演示一個 AbortPolicy 的拒絕策略,代碼如下:
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1, 3, 10,
TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(2),
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); // 添加 AbortPolicy 拒絕策略
for (int i = 0; i < 6; i++) {
executor.execute(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
});
}
以上程序的執(zhí)行結(jié)果:
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-3
pool-1-thread-2
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task com.lagou.interview.ThreadPoolExample$$Lambda$1/1096979270@448139f0 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@7cca494b[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 2, completed tasks = 0]
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2063)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:830)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1379)
at com.lagou.interview.ThreadPoolExample.rejected(ThreadPoolExample.java:35)
at com.lagou.interview.ThreadPoolExample.main(ThreadPoolExample.java:26)
可以看出當?shù)?6 個任務來的時候,線程池則執(zhí)行了AbortPolicy 拒絕策略,拋出了異常。因為隊列最多存儲 2 個任務,最大可以創(chuàng)建 3 個線程來執(zhí)行任務(2+3=5),所以當?shù)?6 個任務來的時候,此線程池就“忙”不過來了。
自定義拒絕策略
自定義拒絕策略只需要新建一個 RejectedExecutionHandler 對象,然后重寫它的 rejectedExecution() 方法即可,如下代碼所示:
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1, 3, 10,
TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(2),
new RejectedExecutionHandler() { // 添加自定義拒絕策略
@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
// 業(yè)務處理方法
System.out.println("執(zhí)行自定義拒絕策略");
}
});
for (int i = 0; i < 6; i++) {
executor.execute(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
});
}
以上代碼執(zhí)行的結(jié)果如下:
執(zhí)行自定義拒絕策略
pool-1-thread-2
pool-1-thread-3
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-2
可以看出線程池執(zhí)行了自定義的拒絕策略,我們可以在 rejectedExecution 中添加自己業(yè)務處理的代碼。
ThreadPoolExecutor 擴展
ThreadPoolExecutor 的擴展主要是通過重寫它的 beforeExecute() 和 afterExecute() 方法實現(xiàn)的,我們可以在擴展方法中添加日志或者實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,比如統(tǒng)計線程的執(zhí)行時間,如下代碼所示:
public class ThreadPoolExtend {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 線程池擴展調(diào)用
MyThreadPoolExecutor executor = new MyThreadPoolExecutor(2, 4, 10,
TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue());
for (int i = 0; i < 3; i++) {
executor.execute(() -> {
Thread.currentThread().getName();
});
}
}
/**
* 線程池擴展
*/
static class MyThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {
// 保存線程執(zhí)行開始時間
private final ThreadLocal<Long> localTime = new ThreadLocal<>();
public MyThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
}
/**
* 開始執(zhí)行之前
* @param t 線程
* @param r 任務
*/
@Override
protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
Long sTime = System.nanoTime(); // 開始時間 (單位:納秒)
localTime.set(sTime);
System.out.println(String.format("%s | before | time=%s",
t.getName(), sTime));
super.beforeExecute(t, r);
}
/**
* 執(zhí)行完成之后
* @param r 任務
* @param t 拋出的異常
*/
@Override
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
Long eTime = System.nanoTime(); // 結(jié)束時間 (單位:納秒)
Long totalTime = eTime - localTime.get(); // 執(zhí)行總時間
System.out.println(String.format("%s | after | time=%s | 耗時:%s 毫秒",
Thread.currentThread().getName(), eTime, (totalTime / 1000000.0)));
super.afterExecute(r, t);
}
}
}
以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下所示:
pool-1-thread-1 | before | time=4570298843700
pool-1-thread-2 | before | time=4570298840000
pool-1-thread-1 | after | time=4570327059500 | 耗時:28.2158 毫秒
pool-1-thread-2 | after | time=4570327138100 | 耗時:28.2981 毫秒
pool-1-thread-1 | before | time=4570328467800
pool-1-thread-1 | after | time=4570328636800 | 耗時:0.169 毫秒
小結(jié)
最后我們總結(jié)一下:線程池的使用必須要通過 ThreadPoolExecutor 的方式來創(chuàng)建,這樣才可以更加明確線程池的運行規(guī)則,規(guī)避資源耗盡的風險。同時,也介紹了 ThreadPoolExecutor 的七大核心參數(shù),包括核心線程數(shù)和最大線程數(shù)之間的區(qū)別,當線程池的任務隊列沒有可用空間且線程池的線程數(shù)量已經(jīng)達到了最大線程數(shù)時,則會執(zhí)行拒絕策略,Java 自動的拒絕策略有 4 種,用戶也可以通過重寫 rejectedExecution() 來自定義拒絕策略,我們還可以通過重寫 beforeExecute() 和 afterExecute() 來實現(xiàn) ThreadPoolExecutor 的擴展功能。
以上就是ThreadPoolExecutor參數(shù)含義及源碼執(zhí)行流程詳解的詳細內(nèi)容,更多關(guān)于ThreadPoolExecutor執(zhí)行流程的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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