自定义线程池ThreadPoolExecutor参数设置

JDK1.5中引入了强大的concurrent包,其中最常用的莫过了线程池的实现ThreadPoolExecutor,它给我们带来了极大的方便,但同时,对于该线程池不恰当的设置也可能使其效率并不能达到预期的效果,甚至仅相当于或低于单线程的效率。

ThreadPoolExecutor类可设置的参数主要有:

  • corePoolSize

核心线程数,核心线程会一直存活,即使没有任务需要处理。当线程数小于核心线程数时,即使现有的线程空闲,线程池也会优先创建新线程来处理任务,而不是直接交给现有的线程处理。

核心线程在allowCoreThreadTimeout被设置为true时会超时退出,默认情况下不会退出。

  • maxPoolSize
当线程数大于或等于核心线程,且任务队列已满时,线程池会创建新的线程,直到线程数量达到maxPoolSize。如果线程数已等于maxPoolSize,且任务队列已满,则已超出线程池的处理能力,线程池会拒绝处理任务而抛出异常。

  • keepAliveTime

当线程空闲时间达到keepAliveTime,该线程会退出,直到线程数量等于corePoolSize。如果allowCoreThreadTimeout设置为true,则所有线程均会退出直到线程数量为0。

  • allowCoreThreadTimeout

是否允许核心线程空闲退出,默认值为false。

  • queueCapacity

任务队列容量。从maxPoolSize的描述上可以看出,任务队列的容量会影响到线程的变化,因此任务队列的长度也需要恰当的设置。


线程池按以下行为执行任务

  1. 当线程数小于核心线程数时,创建线程。
  2. 当线程数大于等于核心线程数,且任务队列未满时,将任务放入任务队列。
  3. 当线程数大于等于核心线程数,且任务队列已满
    1. 若线程数小于最大线程数,创建线程
    2. 若线程数等于最大线程数,抛出异常,拒绝任务

系统负载

参数的设置跟系统的负载有直接的关系,下面为系统负载的相关参数:

  • tasks,每秒需要处理的最大任务数量
  • tasktime,处理第个任务所需要的时间
  • responsetime,系统允许任务最大的响应时间,比如每个任务的响应时间不得超过2秒。


参数设置


corePoolSize:

每个任务需要tasktime秒处理,则每个线程每钞可处理1/tasktime个任务。系统每秒有tasks个任务需要处理,则需要的线程数为:tasks/(1/tasktime),即tasks*tasktime个线程数。假设系统每秒任务数为100~1000,每个任务耗时0.1秒,则需要100*0.1至1000*0.1,即10~100个线程。那么corePoolSize应该设置为大于10,具体数字最好根据8020原则,即80%情况下系统每秒任务数,若系统80%的情况下第秒任务数小于200,最多时为1000,则corePoolSize可设置为20。


queueCapacity:

任务队列的长度要根据核心线程数,以及系统对任务响应时间的要求有关。队列长度可以设置为(corePoolSize/tasktime)*responsetime: (20/0.1)*2=400,即队列长度可设置为400。

队列长度设置过大,会导致任务响应时间过长,切忌以下写法:

LinkedBlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue();

这实际上是将队列长度设置为Integer.MAX_VALUE,将会导致线程数量永远为corePoolSize,再也不会增加,当任务数量陡增时,任务响应时间也将随之陡增。


maxPoolSize:

当系统负载达到最大值时,核心线程数已无法按时处理完所有任务,这时就需要增加线程。每秒200个任务需要20个线程,那么当每秒达到1000个任务时,则需要(1000-queueCapacity)*(20/200),即60个线程,可将maxPoolSize设置为60。


keepAliveTime:

线程数量只增加不减少也不行。当负载降低时,可减少线程数量,如果一个线程空闲时间达到keepAliveTiime,该线程就退出。默认情况下线程池最少会保持corePoolSize个线程。


allowCoreThreadTimeout:

默认情况下核心线程不会退出,可通过将该参数设置为true,让核心线程也退出。


以上关于线程数量的计算并没有考虑CPU的情况。若结合CPU的情况,比如,当线程数量达到50时,CPU达到100%,则将maxPoolSize设置为60也不合适,此时若系统负载长时间维持在每秒1000个任务,则超出线程池处理能力,应设法降低每个任务的处理时间(tasktime)。


import java.util.concurrent.*;
class MyTask implements Runnable
{
	private String tname;
	public MyTask(String tname)
	{
		this.tname=tname;
	}
	public void run()
	{
		System.out.println("["+tname+"开始执行]");
		for(int i=0;i<10;i++)
		{
			System.out.println("["+tname+"_"+i+"]");
			try {
				Thread.sleep(100);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO 自动生成的 catch 块
				e.printStackTrace();
			}
		}
		System.out.println("[任务"+tname+"执行结束");
	}
}
public class Eg9 {
	public static void main(String args[])
	{
		BlockingQueue  workQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		ThreadPoolExecutor myThreadPool=new ThreadPoolExecutor(2, 4, 100, TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue);
		
		MyTask mt1=new MyTask("MT1");
		MyTask mt2=new MyTask("MT2");
		MyTask mt3=new MyTask("MT3");
		MyTask mt4=new MyTask("MT4");
		
		myThreadPool.execute(mt1);
		myThreadPool.execute(mt2);
		myThreadPool.execute(mt3);
		myThreadPool.execute(mt4);
		
		System.out.println("线程池的实际大小为:"+myThreadPool.getPoolSize());
		
		myThreadPool.shutdown();
				
	}

}

[MT2开始执行]
[MT1开始执行]
线程池的实际大小为:2
[MT1_0]
[MT2_0]
[MT1_1]
[MT2_1]
[MT2_2]
[MT1_2]
[MT1_3]
[MT2_3]
[MT1_4]
[MT2_4]
[MT1_5]
[MT2_5]
[MT1_6]
[MT2_6]
[MT1_7]
[MT2_7]
[MT1_8]
[MT2_8]
[MT2_9]
[MT1_9]
[任务MT1执行结束
[任务MT2执行结束
[MT3开始执行]
[MT3_0]
[MT4开始执行]
[MT4_0]
[MT3_1]
[MT4_1]
[MT4_2]
[MT3_2]
[MT3_3]
[MT4_3]
[MT4_4]
[MT3_4]
[MT4_5]
[MT3_5]
[MT4_6]
[MT3_6]
[MT4_7]
[MT3_7]
[MT4_8]
[MT3_8]
[MT4_9]
[MT3_9]
[任务MT3执行结束

[任务MT4执行结束


由于线程池的最大尺寸为4,标准尺寸为2,工作等待队列容量为3,因此根据规则不会创建新的线程去执行任务,同时只执行两个任务执行,其他任务在队列中等待,直到有任务执行结束在开始执行。

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