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| 1 | +看阿里巴巴开发手册并发编程这块有一条:**线程池不允许使用 Executors 去创建,而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式**,今天我们来通过源码分析一下禁用的原因。 |
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| 7 | +通过阅读本篇文章你将了解到: |
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| 9 | +- 线程池的定义 |
| 10 | +- Executors 创建线程池的几种方式 |
| 11 | +- ThreadPoolExecutor 对象 |
| 12 | +- 线程池执行任务逻辑和线程池参数的关系 |
| 13 | +- Executors 创建返回 ThreadPoolExecutor 对象 |
| 14 | +- OOM 异常测试 |
| 15 | +- 如何定义线程池参数 |
| 16 | + |
| 17 | +如果只想知道原因可以直接拉到文末总结那。 |
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| 19 | +### 一、线程池的定义 |
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| 21 | +管理一组工作线程。通过线程池复用线程有以下几点优点: |
| 22 | + |
| 23 | +- 减少资源创建 => 减少内存开销,创建线程占用内存 |
| 24 | +- 降低系统开销 => 创建线程需要时间,会延迟处理的请求 |
| 25 | +- 提高稳定稳定性 => 避免无限创建线程引起的 OutOfMemoryError【简称 OOM】 |
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| 27 | +Executors 创建线程池的方式,根据返回的对象类型创建线程池可以分为三类: |
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| 29 | +- 创建返回 ThreadPoolExecutor 对象 |
| 30 | +- 创建返回 ScheduleThreadPoolExecutor 对象 |
| 31 | +- 创建返回 ForkJoinPool 对象 |
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| 33 | +本文只讨论创建返回 ThreadPoolExecutor 对象。 |
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| 35 | +### 二、ThreadPoolExecutor 对象 |
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| 37 | +在介绍 Executors 创建线程池方法前先介绍一下 ThreadPoolExecutor,因为这些创建线程池的静态方法都是返回 ThreadPoolExecutor 对象,和我们手动创建 ThreadPoolExecutor 对象的区别就是我们不需要自己传构造方法的参数。 |
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| 39 | +ThreadPoolExecutor 的构造方法共有四个,但最终调用的都是同一个: |
| 40 | + |
| 41 | +```java |
| 42 | +public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, |
| 43 | + int maximumPoolSize, |
| 44 | + long keepAliveTime, |
| 45 | + TimeUnit unit, |
| 46 | + BlockingQueue<Runnable> workQueue, |
| 47 | + ThreadFactory threadFactory, |
| 48 | + RejectedExecutionHandler handler) |
| 49 | +``` |
| 50 | + |
| 51 | +代码构造方法的参数说明: |
| 52 | + |
| 53 | +- corePoolSize => 线程池核心线程数量 |
| 54 | +- maximumPoolSize => 线程池最大数量 |
| 55 | +- keepAliveTime => 空闲线程存活时间 |
| 56 | +- unit => 时间单位 |
| 57 | +- workQueue => 线程池所使用的缓冲队列 |
| 58 | +- threadFactory => 线程池创建线程使用的工厂 |
| 59 | +- handler => 线程池对拒绝任务的处理策略 |
| 60 | + |
| 61 | +线程池执行任务逻辑和线程池参数的关系。 |
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| 63 | + |
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| 65 | + |
| 66 | + |
| 67 | +执行逻辑说明: |
| 68 | + |
| 69 | +- 判断核心线程数是否已满,核心线程数大小和 corePoolSize 参数有关,未满则创建线程执行任务 |
| 70 | +- 若核心线程池已满,判断队列是否满,队列是否满和 workQueue 参数有关,若未满则加入队列中 |
| 71 | +- 若队列已满,判断线程池是否已满,线程池是否已满和 maximumPoolSize 参数有关,若未满创建线程执行任务 |
| 72 | +- 若线程池已满,则采用拒绝策略处理无法执执行的任务,拒绝策略和 handler 参数有关 |
| 73 | + |
| 74 | + |
| 75 | +Executors 创建返回 ThreadPoolExecutor 对象的方法共有三种: |
| 76 | + |
| 77 | +- Executors.newCachedThreadPool => 创建可缓存的线程池 |
| 78 | +- Executors#.newSingleThreadExecutor => 创建单线程的线程池 |
| 79 | +- Executors.newFixedThreadPool => 创建固定长度的线程池 |
| 80 | + |
| 81 | +Executors.newCachedThreadPool 方法: |
| 82 | + |
| 83 | +```java |
| 84 | +public static ExecutorService newCachedThreadPool() { |
| 85 | +return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, |
| 86 | +60L, TimeUnit.SECONDS, |
| 87 | +new SynchronousQueue<Runnable>()); |
| 88 | +} |
| 89 | +``` |
| 90 | + |
| 91 | +CachedThreadPool 是一个根据需要创建新线程的线程池: |
| 92 | + |
| 93 | +- corePoolSize => 0,核心线程池的数量为 0 |
| 94 | +- maximumPoolSize => Integer.MAX_VALUE,线程池最大数量为 Integer.MAX_VALUE,可以认为可以无限创建线程 |
| 95 | +- keepAliveTime => 60L |
| 96 | +- unit => 秒 |
| 97 | +- workQueue => SynchronousQueue |
| 98 | + |
| 99 | +当一个任务提交时,corePoolSize 为 0 不创建核心线程,SynchronousQueue 是一个不存储元素的队列,可以理解为队里永远是满的,因此最终会创建非核心线程来执行任务。 |
| 100 | + |
| 101 | +对于非核心线程空闲 60s 时将被回收。因为 Integer.MAX_VALUE 非常大,可以认为是可以无限创建线程的,在资源有限的情况下容易引起 OOM 异常。 |
| 102 | + |
| 103 | +Executors.newSingleThreadExecutor 方法: |
| 104 | + |
| 105 | +```java |
| 106 | +public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { |
| 107 | +return new FinalizableDelegatedExecutorService |
| 108 | +(new ThreadPoolExecutor(1, 1, |
| 109 | +0L, TimeUnit.MILLISECONDS, |
| 110 | +new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); |
| 111 | +} |
| 112 | +``` |
| 113 | + |
| 114 | +SingleThreadExecutor 是单线程线程池,只有一个核心线程: |
| 115 | + |
| 116 | +- corePoolSize => 1,核心线程池的数量为 1 |
| 117 | +- maximumPoolSize => 1,线程池最大数量为 1,即最多只可以创建一个线程,唯一的线程就是核心线程 |
| 118 | +- keepAliveTime => 0L |
| 119 | +- unit => 毫秒 |
| 120 | +- workQueue => LinkedBlockingQueue |
| 121 | + |
| 122 | +当一个任务提交时,首先会创建一个核心线程来执行任务,如果超过核心线程的数量,将会放入队列中,因为 LinkedBlockingQueue 是长度为 Integer.MAX_VALUE 的队列,可以认为是无界队列,因此往队列中可以插入无限多的任务,在资源有限的时候容易引起 OOM 异常,同时因为无界队列,maximumPoolSize 和 keepAliveTime 参数将无效,压根就不会创建非核心线程。 |
| 123 | + |
| 124 | + |
| 125 | +Executors.newFixedThreadPool 方法 |
| 126 | + |
| 127 | +```java |
| 128 | +public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { |
| 129 | +return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, |
| 130 | +0L, TimeUnit.MILLISECONDS, |
| 131 | +new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); |
| 132 | +} |
| 133 | +``` |
| 134 | + |
| 135 | +FixedThreadPool 是固定核心线程的线程池,固定核心线程数由用户传入: |
| 136 | + |
| 137 | +- corePoolSize => nThreads,核心线程池的数量为 1 |
| 138 | +- maximumPoolSize => nThreads,线程池最大数量为 nThreads,即最多只可以创建 nThreads 个线程 |
| 139 | +- keepAliveTime => 0L |
| 140 | +- unit => 毫秒 |
| 141 | +- workQueue => LinkedBlockingQueue |
| 142 | + |
| 143 | +它和 SingleThreadExecutor 类似,唯一的区别就是核心线程数不同,并且由于使用的是 LinkedBlockingQueue,在资源有限的时候容易引起 OOM 异常。 |
| 144 | + |
| 145 | +### 三、总结: |
| 146 | + |
| 147 | +- FixedThreadPool 和 SingleThreadExecutor => 允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE,可能会堆积大量的请求,从而引起 OOM 异常 |
| 148 | +- CachedThreadPool => 允许创建的线程数为 Integer.MAX_VALUE,可能会创建大量的线程,从而引起 OOM 异常 |
| 149 | + |
| 150 | +这就是为什么禁止使用 Executors 去创建线程池,而是推荐自己去创建 ThreadPoolExecutor 的原因。 |
| 151 | + |
| 152 | +**OOM 异常测试** |
| 153 | + |
| 154 | +理论上会出现 OOM 异常,必须测试一波验证之前的说法。 |
| 155 | + |
| 156 | +测试类:TaskTest.java |
| 157 | + |
| 158 | +```java |
| 159 | +public class TaskTest { |
| 160 | + public static void main(String[] args) { |
| 161 | + ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool(); |
| 162 | + int i = 0; |
| 163 | + while (true) { |
| 164 | + es.submit(new Task(i++)); |
| 165 | + } |
| 166 | + } |
| 167 | +} |
| 168 | +``` |
| 169 | + |
| 170 | +使用 Executors 创建的 CachedThreadPool,往线程池中无限添加线程。 |
| 171 | + |
| 172 | +在启动测试类之前先将 JVM 内存调整小一点,不然很容易将电脑跑出问题【别问我为什么知道,是铁憨憨没错了!!!】,在 idea 里:Run -> Edit Configurations。 |
| 173 | + |
| 174 | + |
| 175 | + |
| 176 | + |
| 177 | + |
| 178 | +JVM 参数说明: |
| 179 | + |
| 180 | +- -Xms10M => Java Heap 内存初始化值 |
| 181 | +- -Xmx10M => Java Heap 内存最大值 |
| 182 | + |
| 183 | +运行结果: |
| 184 | + |
| 185 | +``` |
| 186 | +Exception: java.lang.OutOfMemoryError thrown from the UncaughtExceptionHandler in thread "main" |
| 187 | +Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:60416', transport: 'socket' |
| 188 | +``` |
| 189 | + |
| 190 | +创建到 3w 多个线程的时候开始报 OOM 错误。 |
| 191 | + |
| 192 | +另外两个线程池就不做测试了,测试方法一致,只是创建的线程池不一样。 |
| 193 | + |
| 194 | +### 四、如何定义线程池参数 |
| 195 | + |
| 196 | +**1)CPU 密集型** |
| 197 | + |
| 198 | +线程池的大小推荐为 CPU 数量 + 1,CPU 数量可以根据 Runtime.availableProcessors 方法获取 |
| 199 | + |
| 200 | +**2)IO 密集型** |
| 201 | + |
| 202 | +CPU 数量 * CPU 利用率 * (1 + 线程等待时间/线程 CPU 时间) |
| 203 | + |
| 204 | +**3)混合型** |
| 205 | + |
| 206 | +将任务分为 CPU 密集型和 IO 密集型,然后分别使用不同的线程池去处理,从而使每个线程池可以根据各自的工作负载来调整。 |
| 207 | + |
| 208 | + |
| 209 | +**4)阻塞队列** |
| 210 | + |
| 211 | +推荐使用有界队列,有界队列有助于避免资源耗尽的情况发生 |
| 212 | + |
| 213 | + |
| 214 | +**5)拒绝策略** |
| 215 | + |
| 216 | +默认采用的是 AbortPolicy 拒绝策略,直接在程序中抛出 RejectedExecutionException 异常【因为是运行时异常,不强制 catch】,这种处理方式不够优雅。 |
| 217 | + |
| 218 | +处理拒绝策略有以下几种比较推荐: |
| 219 | + |
| 220 | +- 在程序中捕获 RejectedExecutionException 异常,在捕获异常中对任务进行处理。针对默认拒绝策略 |
| 221 | +- 使用 CallerRunsPolicy 拒绝策略,该策略会将任务交给调用 execute 的线程执行【一般为主线程】,此时主线程将在一段时间内不能提交任何任务,从而使工作线程处理正在执行的任务。此时提交的线程将被保存在 TCP 队列中,TCP 队列满将会影响客户端,这是一种平缓的性能降低 |
| 222 | +- 自定义拒绝策略,只需要实现 RejectedExecutionHandler 接口即可 |
| 223 | +- 如果任务不是特别重要,使用 DiscardPolicy 和 DiscardOldestPolicy 拒绝策略将任务丢弃也是可以的 |
| 224 | + |
| 225 | +如果使用 Executors 的静态方法创建 ThreadPoolExecutor 对象,可以通过使用 Semaphore 对任务的执行进行限流也可以避免出现 OOM 异常。 |
| 226 | + |
| 227 | +由于线程池参数定义经验较少,都是理论知识,欢迎有经验的大佬在评论区补充。 |
| 228 | + |
| 229 | +------- |
| 230 | + |
| 231 | +> 转载链接:https://mp.weixin.qq.com/s/dd_IPt7lQQeIMH7YTdgLIw |
| 232 | +> 原文链接:https://juejin.cn/post/6844903989675458574 |
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| 236 | +*没有什么使我停留——除了目的,纵然岸旁有玫瑰、有绿荫、有宁静的港湾,我是不系之舟*。 |
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