簡單剖析Java中動態(tài)線程池的擴容以及縮容操作

更新時間：2025年01月24日 08:42:50 作者：程序員博博

這篇文章主要為大家詳細介紹了Java中動態(tài)線程池的擴容以及縮容操作的相關知識,文中的示例代碼講解詳細,感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起學習一下

前言

在項目中，我們經(jīng)常會使用到線程來處理加快我們的任務。但為了節(jié)約資源，大多數(shù)程序員都會把線程進行池化，使用線程池來更好的支持我們的業(yè)務。

Java線程池ThreadPoolExecutor有幾個比較核心的參數(shù)，如corePoolSize、maximumPoolSize等等。無論是在工作中還是在面試中，都會被問到，如何正確的設置這幾個參數(shù)。

線程池的參數(shù)并不好配置。一方面線程池的運行機制不是很好理解，配置合理需要強依賴開發(fā)人員的個人經(jīng)驗和知識。項目IO密集型還是CPU密集型等等，總歸很難確定一個完美的參數(shù)，此時就有了動態(tài)線程池的誕生。

動態(tài)線程池(DTP)原理

其實動態(tài)線程池并不是很高大上的技術，它底層依舊是依賴了ThreadPoolExecutor的一些核心接口方法。我們通過下面圖片可以很清楚的看到，ThreadPoolExecutor本身就給我們提供了很多鉤子方法，讓我們?nèi)ザㄖ苹?/p>

那么其原理也非常簡單了，我們在運行中假設有一個線程池叫做TaskExecutor

他的核心線程池默認假設是10，現(xiàn)在我發(fā)覺不夠用了，此時我想把他的核心線程池調(diào)整為20
我可以寫一個遠程配置(可以阿波羅，zk，redis什么都可以)。然后監(jiān)聽到了這個配置變?yōu)榱薱ore.pool.size=20
然后我獲取到了這個線程池TaskExecutor，并且調(diào)用setCorePoolSize(20)，那么這個TaskExecutor核心線程數(shù)就變?yōu)榱?0

就是這么簡單，撥開表面，探究原理，內(nèi)部其實非常的簡單。當時公司里面的線程池還有加一些友好的界面、監(jiān)控告警、操作日志、權限校驗、審核等等，但本質(zhì)就是監(jiān)聽配置，然后調(diào)用setCorePoolSize方法去實現(xiàn)的，最大線程數(shù)類似。

public void setCorePoolSize(int corePoolSize) {
    if (corePoolSize < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    int delta = corePoolSize - this.corePoolSize;
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    if (workerCountOf(ctl.get()) > corePoolSize)
        interruptIdleWorkers();
    else if (delta > 0) {
        int k = Math.min(delta, workQueue.size());
        while (k-- > 0 && addWorker(null, true)) {
            if (workQueue.isEmpty())
                break;
        }
    }
}

動態(tài)線程池縮容

首先提出幾個問題

核心線程數(shù)為5，現(xiàn)在有3個線程在執(zhí)行，并且沒有執(zhí)行完畢，我修改核心線程數(shù)為4，是否修改成功
核心線程數(shù)為5，現(xiàn)在有3個線程在執(zhí)行，并且沒有執(zhí)行完畢，我修改核心線程數(shù)為1，是否修改成功

讓我們帶著疑問去思考問題。

首先第一個問題，因為核心線程池數(shù)為5，僅有3個在執(zhí)行，我修改為4，那么因為有2個空閑的線程，它只需要銷毀1個空閑線程即可，因此是成功的
第二個問題，核心線程池數(shù)為5，僅有3個在執(zhí)行，我修改為1。雖然有2個空閑線程，但是我需要銷毀4個線程。因為有2個空閑線程，2個非空閑線程。我只能銷毀2個空閑線程，另外2個執(zhí)行的任務不能被打斷，也就是執(zhí)行后仍然為3個核心線程數(shù)。
那什么時候銷毀剩下2個執(zhí)行的線程呢，等到2個執(zhí)行的任務完畢之后，就會銷毀它了。假設這個任務是一個死循環(huán)，永遠不會結束，那么核心線程數(shù)永遠是3，永遠不能設置為1

我們舉一個代碼的例子如下

ThreadPoolExecutor es = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
es.prestartAllCoreThreads();  // 預啟動所有核心線程

// 啟動三個任務，執(zhí)行次數(shù)不一樣
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    int finalI = i;
    es.execute(() -> {
        int cnt = 0;
        while (true) {
            try {
                cnt++;
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

                if (cnt > finalI + 1) {
                    log.info(Thread.currentThread().getName() + " 執(zhí)行完畢");
                    break;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });
}
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  // 等待線程池中的線程執(zhí)行
log.info("修改前 es = {}", es);  // 這里核心線程數(shù)必定是5

es.setCorePoolSize(1);  // 修改核心線程數(shù)為1，但是核心線程數(shù)為5，并且有3個線程在執(zhí)行任務，

while (true) {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 等待
    log.info("修改后 es = {}", es);
}

輸出結果為如下

// 修改前核心線程數(shù)為5，運行線程數(shù)為3
[修改前 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 5, active threads = 3, queued tasks = 0, completed tasks = 0]]

// 因為有2個空閑線程，先把2個空閑線程給銷毀了，剩下3個線程
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 0, completed tasks = 0]]

// 等第1個任務執(zhí)行完畢，剩下2個線程
[Main.lambda$d$0:38] [pool-2-thread-1 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 2, active threads = 2, queued tasks = 0, completed tasks = 1]]

// 等第2個任務執(zhí)行完畢，剩下1個線程
[Main.lambda$d$0:38] [pool-2-thread-2 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 1, active threads = 1, queued tasks = 0, completed tasks = 2]]

// 等第3個任務執(zhí)行完畢，剩下1個線程。因為我修改的就是1個核心線程
[Main.lambda$d$0:38] [pool-2-thread-3 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 1, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 3]]

有興趣的讀者可以拿這塊帶去自己去試試，輸出結果里面的注釋我寫的非常詳細，大家可以詳細品品這塊輸出結果。

動態(tài)線程池擴容

擴容我就不提問問題了，和縮容異曲同工，但我希望讀者可以先看下以下代碼，不要看答案，認為會輸出什么結果，看下是否和自己想的是否一樣，如果一樣，那說明你已經(jīng)完全懂了，如果不一樣，是什么原因。

// 核心線程數(shù)1，最大線程數(shù)10
ThreadPoolExecutor es = new ThreadPoolExecutor(1, 10, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
es.prestartAllCoreThreads();  // 預啟動所有核心線程

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    int finalI = i;
    es.execute(() -> {
        int cnt = 0;
        while (true) {
            try {
                cnt++;
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

                if (cnt > finalI + 1) {
                    log.info(Thread.currentThread().getName() + " 執(zhí)行完畢");
                    break;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });
}

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  // 等待線程池中的線程執(zhí)行
log.info("修改前 es = {}", es);  // 這里核心線程數(shù)必定是1, 隊列里面有4個任務

es.setCorePoolSize(3);  // 修改核心線程數(shù)為3

while (true) {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 等待
    log.info("修改后 es = {}", es);
}

輸出結果為如下（注意觀察輸出queued tasks的變化?。?！）

[修改前 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 1, active threads = 1, queued tasks = 4, completed tasks = 0]]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 2, completed tasks = 0]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-1 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 1, completed tasks = 1]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-2 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 0, completed tasks = 2]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-3 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 2, queued tasks = 0, completed tasks = 3]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-1 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 1, queued tasks = 0, completed tasks = 4]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-2 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 5]]