JAVA线程池ThreadPoolExecutor

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java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor相关基础介绍和使用示例。
[ 一 ]、常用线程池
最常用构造方法为：

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

JDK自带的配置好的线程池：

        // 固定工作线程数量的线程池
        ExecutorService executorService1 = Executors.newFixedThreadPool(3);

        // 一个可缓存的线程池
        ExecutorService executorService2 = Executors.newCachedThreadPool();

        // 单线程化的Executor
        ExecutorService executorService3 = Executors.newSingleThreadExecutor();

        // 支持定时的以及周期性的任务执行
        ExecutorService executorService4 = Executors.newScheduledThreadPool(3);

这些预定义好的线程池服务也是基于ThreadPoolExecutor配置的，所以我们应该从最基本的参数着手了解，如下：

参数详细说明：
[ 1 ]、 corePoolSize： 线程池维护线程的最少数量
[ 2 ]、 maximumPoolSize：线程池维护线程的最大数量
[ 3 ]、 keepAliveTime： 线程池维护线程所允许的空闲时间
[ 4 ]、 unit： 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位，unit可选的参数为java.util.concurrent.TimeUnit中的几个静态属性：

• NANOSECONDS
• MICROSECONDS
• MILLISECONDS
• SECONDS

[ 5]、 workQueue： 线程池所使用的缓冲队列，常用的是：java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue
[ 6 ]、 handler： 线程池对拒绝任务的处理策略，有四个选择如下：

• ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()：抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常
• ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()：重试添加当前的任务，他会自动重复调用execute()方法
• ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()：抛弃旧的任务
• ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()：抛弃当前的任务

[ 二 ]、详细说明
[ 1 ]、当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时：

• 如果此时线程池中的数量小于corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建新的线程来处理被添加的任务。
• 如果此时线程池中的数量等于 corePoolSize，但是缓冲队列 workQueue未满，那么任务被放入缓冲队列。
• 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。
• 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize，那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。也就是：处理任务的优先级为：核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize，如果三者都满了，使用handler处理被拒绝的任务。
• 当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数。

[ 2 ]、核心和最大池大小
ThreadPoolExecutor 将根据 corePoolSize（参见 getCorePoolSize()）和 maximumPoolSize（参见 getMaximumPoolSize()）设置的边界自动调整池大小。当新任务在方法 execute(java.lang.Runnable) 中提交时，如果运行的线程少于 corePoolSize，则创建新线程来处理请求，即使其他辅助线程是空闲的。如果运行的线程多于 corePoolSize 而少于 maximumPoolSize，则仅当队列满时才创建新线程。如果设置的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 相同，则创建了固定大小的线程池。如果将 maximumPoolSize 设置为基本的无界值（如 Integer.MAX_VALUE），则允许池适应任意数量的并发任务。在大多数情况下，核心和最大池大小仅基于构造来设置，不过也可以使用 setCorePoolSize(int) 和 setMaximumPoolSize(int) 进行动态更改。
[ 3 ]、排队及策略
所有 BlockingQueue 都可用于传输和保持提交的任务。可以使用此队列与池大小进行交互：

• 如果运行的线程少于 corePoolSize，则 Executor 始终首选添加新的线程，而不进行排队。
• 如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则 Executor 始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。
• 如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，除非创建此线程超出 maximumPoolSize，在这种情况下，任务将被拒绝。

排队有三种通用策略：

• 直接提交。工作队列的默认选项是 SynchronousQueue，它将任务直接提交给线程而不保持它们。在此，如果不存在可用于立即运行任务的线程，则试图把任务加入队列将失败，因此会构造一个新的线程。此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求集合时出现锁定。直接提交通常要求无界 maximumPoolSizes 以避免拒绝新提交的任务。当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。
• 无界队列。使用无界队列（例如，不具有预定义容量的 LinkedBlockingQueue）将导致在所有 corePoolSize 线程都忙的情况下将新任务加入队列。这样，创建的线程就不会超过 corePoolSize。（因此，maximumPoolSize 的值也就无效了。）当每个任务完全独立于其他任务，即任务执行互不影响时，适合于使用无界队列；例如，在 Web 页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请求，当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。
• 有界队列。当使用有限的 maximumPoolSizes 时，有界队列（如 ArrayBlockingQueue）有助于防止资源耗尽，但是可能较难调整和控制。队列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型队列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系统资源和上下文切换开销，但是可能导致人工降低吞吐量。如果任务频繁阻塞（例如，如果它们是 I/O 边界），则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间。使用小型队列通常要求较大的池大小，CPU 使用率较高，但是可能遇到不可接受的调度开销，这样也会降低吞吐量。

[ 4 ]、拒绝任务的处理策略 （这个和参数handler设置相关）
当 Executor 已经关闭，并且 Executor 将有限边界用于最大线程和工作队列容量，且已经饱和时，在方法 execute(java.lang.Runnable) 中提交的新任务将被拒绝。在以上两种情况下，execute 方法都将调用其 RejectedExecutionHandler 的 RejectedExecutionHandler.rejectedExecution(java.lang.Runnable, java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor) 方法。下面提供了四种预定义的处理程序策略：

• 在默认的 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 中，处理程序遭到拒绝将抛出运行时 RejectedExecutionException。
• 在 ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 中，线程调用运行该任务的 execute 本身。此策略提供简单的反馈控制机制，能够减缓新任务的提交速度。
• 在 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 中，不能执行的任务将被删除。
• 在 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy 中，如果执行程序尚未关闭，则位于工作队列头部的任务将被删除，然后重试执行程序（如果再次失败，则重复此过程）。
• 定义和使用其他种类的 RejectedExecutionHandler 类也是可能的，但这样做需要非常小心，尤其是当策略仅用于特定容量或排队策略时。

[ 三 ]、简单示例
JavaThreadPool.java

package michael.thread.pool;

import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;


/**
 * @see http://sjsky.iteye.com
 * @author michael [email protected]
 */
public class JavaThreadPool {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {

        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 60,
                TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10),
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("add job_" + i + " at:" + new Date());
            SimplePrintJob job = new SimplePrintJob("job_" + i);
            threadPool.execute(job);
        }
        System.out.println("execute all job");
        threadPool.shutdown();
        System.out.println("main program end-----------");
    }

}

SimplePrintJob.java

package michael.thread.pool;

import java.util.Random;


/**
 * @see http://sjsky.iteye.com
 * @author michael [email protected]
 */
public class SimplePrintJob implements Runnable {

    private String jobName;

    /**
     * @param jobName
     */
    public SimplePrintJob(String jobName) {
        this.jobName = jobName;
    }

    /**
     * @see java.lang.Runnable#run()
     */
    public void run() {
        System.out.println("[ " + jobName + " ] start...");
        int random = 0;
        try {
            Random r = new Random();
            random = r.nextInt(10);
            Thread.sleep(random * 1000L);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("[ " + jobName + " ] end with sleep:" + random);
    }
}

运行结果如下：

引用

add job_0 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
add job_1 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
add job_2 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
[ job_0 ] start...
add job_3 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
add job_4 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
add job_5 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
add job_6 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
add job_7 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
add job_8 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
add job_9 at:Sun Jun 19 00:52:02 CST 2011
execute all job
[ job_2 ] start...
[ job_0 ] end with sleep:0
[ job_3 ] start...
[ job_2 ] end with sleep:0
[ job_4 ] start...
main program end-----------
[ job_1 ] start...
[ job_4 ] end with sleep:1
[ job_5 ] start...
[ job_5 ] end with sleep:6
[ job_6 ] start...
[ job_1 ] end with sleep:7
[ job_7 ] start...
[ job_3 ] end with sleep:8
[ job_8 ] start...
[ job_6 ] end with sleep:4
[ job_9 ] start...
[ job_7 ] end with sleep:6
[ job_8 ] end with sleep:7
[ job_9 ] end with sleep:5

我们可以自己更改 RejectedExecutionHandler handler这个参数，来观察运行结果会有什么不同。


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