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Java線程池的工作機(jī)制詳解

更新時間：2024年12月25日 09:48:39 作者：高錳酸鉀_

本文講述了Java線程池的工作機(jī)制,包括線程池的創(chuàng)建、任務(wù)調(diào)度、線程復(fù)用、資源管理和拒絕策略,通過合理配置線程池參數(shù),可以提升系統(tǒng)的并發(fā)性能和穩(wěn)定性

Java線程池的工作機(jī)制

線程池是一種多線程管理機(jī)制，用于限制和控制并發(fā)線程的數(shù)量，以提升系統(tǒng)性能和資源利用率，降低頻繁創(chuàng)建和銷毀線程的開銷，線程池是 Java 并發(fā)編程中的重要工具之一，廣泛應(yīng)用于高性能、多線程的場景

線程池通過復(fù)用已創(chuàng)建的線程執(zhí)行多個任務(wù)，避免線程的頻繁創(chuàng)建和銷毀，線程池可以限制線程數(shù)量，防止大量線程導(dǎo)致的系統(tǒng)資源耗盡，線程池使用隊列管理任務(wù)，支持任務(wù)調(diào)度和優(yōu)先級，線程池提供策略處理超出能力范圍的任務(wù)

我們可以使用Java提供的ThreadPoolExecutor類來創(chuàng)建一個線程池實例，讓我們先來看一下他的構(gòu)造方法：

ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize, 
    int maximumPoolSize, 
    long keepAliveTime, 
    TimeUnit unit, 
    BlockingQueue<Runnable> workQueue, 
    ThreadFactory threadFactory, 
    RejectedExecutionHandler handler
)

可以看到他的構(gòu)造方法有七個參數(shù)

corePoolSize：核心線程數(shù)，線程池中始終保持的線程數(shù)量
maximumPoolSize：最大線程數(shù)，線程池中允許的最大線程數(shù)量
keepAliveTime：空閑線程的存活時間，超過該時間的空閑線程將被回收
unit：時間單位，是keepAliveTime的單位
workQueue：任務(wù)隊列，用于存儲等待執(zhí)行的任務(wù)
threadFactory：線程工廠，用于創(chuàng)建新線程
handler：拒絕策略，用于處理超出線程池能力范圍的任務(wù)

那么為什么除了傳入一個核心線程數(shù)之外，還要傳入最大線程數(shù)呢？任務(wù)隊列中又是哪些任務(wù)在排隊等待呢？我們一起來探討一下線程池的工作機(jī)制

假設(shè)創(chuàng)建一個核心線程為2，最大線程數(shù)為4的線程池：

ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
            2,   // 核心線程數(shù)量
            4,   // 最大線程數(shù)量
            60,  // 空閑線程最大存活時間
            TimeUnit.SECONDS, // 單位
            new ArrayBlockingQueue<>(2), //創(chuàng)建任務(wù)隊列
            Executors.defaultThreadFactory(),  // 創(chuàng)建線程工廠
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 任務(wù)拒絕策略
);

核心線程

如果同一時刻來了兩個任務(wù)：任務(wù)1和任務(wù)2，那么自然就會把兩個任務(wù)交給兩個核心線程去執(zhí)行：

等待隊列

如果同一時刻提交了4個新的任務(wù)，但是我們定義的線程池只有兩個核心線程用來執(zhí)行任務(wù)1和任務(wù)2，此時核心線程全部繁忙，新任務(wù)會被放入等待隊列，那么任務(wù)3和任務(wù)4就會進(jìn)入等待隊列中等待，隊列有容量限制，我們上面?zhèn)魅氲淖枞犃腥萘渴?：

臨時線程

如果同一時刻提交的任務(wù)非常多，比如提交了6個任務(wù)，那么核心線程依舊會執(zhí)行任務(wù)1和任務(wù)2，由于此時核心線程全部繁忙，新任務(wù)會被放入等待隊列，任務(wù)3和任務(wù)4會被放如等待隊列中等待執(zhí)行

但是將任務(wù)5放入等待隊列時，等待隊列已滿，線程池會嘗試創(chuàng)建非核心線程：臨時線程來執(zhí)行新的任務(wù)，但是核心線程與臨時線程的總和不得超過最大線程數(shù)量，也就是我們傳入的4，所以此時線程池會創(chuàng)建2個臨時線程來執(zhí)行任務(wù)5和任務(wù)6

臨時線程用于處理高峰期任務(wù)，但是臨時線程并不是核心線程，當(dāng)臨時線程處于空閑狀態(tài)超過 keepAliveTime 后，臨時線程就會被銷毀

任務(wù)拒絕

如果任務(wù)數(shù)量超過了線程池最大處理能力（核心線程 + 臨時線程 + 等待隊列），則執(zhí)行拒絕策略，例如同一時間提交了7個新任務(wù)，按照上面的運行機(jī)制，任務(wù)1、任務(wù)2、任務(wù)5和任務(wù)6會被線程執(zhí)行，任務(wù)3和任務(wù)4會在等待隊列中等待空閑線程

但是由于核心線程 + 臨時線程 + 等待隊列全部滿員，此時任務(wù)7就會執(zhí)行拒絕策略，共有四種拒絕策略：

任務(wù)拒絕策略	說明
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy	默認(rèn)策略丟棄任務(wù)并拋出RejectedExecutionException異常
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy	丟棄任務(wù)，但是不拋出異常
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy	拋棄等待隊列中等待時間最久的任務(wù)，把當(dāng)前任務(wù)加入等待隊列
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy	調(diào)用任務(wù)的run()方法繞過線程池直接執(zhí)行

這就是線程池的工作機(jī)制，線程池通過任務(wù)復(fù)用和資源管理提升了系統(tǒng)的并發(fā)性能，但使用時需結(jié)合具體場景合理配置參數(shù)，掌握線程池機(jī)制并深入理解其應(yīng)用場景，將有效提升 Java 開發(fā)效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性

那么通常在我們的項目中，線程池的容量應(yīng)該設(shè)置為多大呢？