Java线程池详解

如果大家使用过P3C，在使用Executors创建线程时一定看到过这么一句话：
线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。 说明：Executors返回的线程池对象的弊端如下：
1）FixedThreadPool和SingleThreadPool:
  允许的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致OOM。
2）CachedThreadPool:
  允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致OOM。

本文的内容就是对Java线程池相关知识进行比较详细的介绍。

一、Executors

作为Java初学者，我们经常会使用Executors.newXXX来创建线程池，不建议使用的原因上面阿里爸爸已经说明了，我们就一起看看newXXX的源码中进行了什么操作吧。

1、newCachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
     return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                   60L, TimeUnit.SECONDS,
                                   new SynchronousQueue<Runnable>());
 }

2、newFixedThreadPool

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

3、newSingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

上面三个方法都还有一个ThreadFactory参数的重载，我们可以看到这三个方法其实就是使用一些默认参数为我们新建了ThreadPoolExecutor对象，使用起来更为方便快捷。
接下来就一起看看我们自己使用ThreadPoolExecutor怎么创建线程吧。

二、ThreadPoolExecutor

1. 参数介绍

下面是ThreadPoolExecutor的满参构造函数（删掉了参数值的判断和赋值）：

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

1） corePoolSize
核心线程数，指在线程池中会维护一个最小的线程数量，即使这些线程处理空闲状态，他们也不会被销毁，除非设置了allowCoreThreadTimeOut。

2） 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。

3） keepAliveTime
一个线程如果处于空闲状态，并且当前的线程数量大于corePoolSize，那么在指定时间后，这个空闲线程会被销毁，这里的指定时间由keepAliveTime来设定。

4） unit
keepAliveTime的计量单位。

5） workQueue
新任务被提交后，会先进入到此工作队列中，任务调度时再从队列中取出任务。
Java中的工作队列可以是BlockingQueue的四种实现：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQuene、SynchronousQuene、PriorityBlockingQueue。

6） threadFactory
创建一个新线程时使用的工厂，可以用来设定线程名、是否为daemon线程、ExceptionHandler等等。

7） handler
当工作队列中的任务已到达最大限制，并且线程池中的线程数量也达到最大限制，这时如果有新任务提交进来，该如何处理呢。这里的拒绝策略，就是解决这个问题的，jdk中提供了4中拒绝策略：

1. CallerRunsPolicy：在调用者线程中直接执行被拒绝任务的run方法，除非线程池已经shutdown，则直接抛弃任务。
2. AbortPolicy：直接丢弃任务，并抛出RejectedExecutionException异常。
3. DiscardPolicy：直接丢弃任务，什么都不做。
4. DiscardOldestPolicy：抛弃进入队列最早的那个任务，然后尝试把这次拒绝的任务放入队列。

2. 参数设置

上面我们已经介绍了ThreadPoolExecutor构造方法中各个参数的作用，但是各个参数该怎么设置还需要进一步了解。

1） corePoolSize
现在通常是将corePoolSize设置成每秒需要的线程数。
平均每个任务需要花费tasktime秒来处理，则每个线程每秒可以执行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。

2） queueCapacity

queueCapacity = (coreSizePool / taskCost) * responseTime

上式中responseTime表示系统对任务的相应时间。如果采用我们上面的例子，假设相应时间设置为2，则队列长度可以设置为：
(corePoolSize/tasktime) * responsetime： (20/0.1)*2 = 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。

3） maxPoolSize

maxPoolSize = (max(tasks) - queueCapacity) / (1 / taskCost)

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。

3. 线程池执行步骤

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：
   • 若线程数小于最大线程数，创建线程
   • 若线程数等于最大线程数，抛出异常，拒绝任务

参考

• ThreadPoolExecutor线程池参数设置技巧
• java线程池常用参数设置
• Java线程池七个参数详解