关于线程池，这些“根儿上”的东西你不能不知道！

淩亂°似流年 2022-01-07 13:51 230阅读 0赞

点击上方石杉的架构笔记，右上角选择“**设为星标**”

每日早8点半，技术文章准时送上

公众号后台回复“**学习**”，获取作者独家秘制精品资料

![640?wx\_fmt=png][640_wx_fmt_png]

往期文章

[BAT 面试官是如何360°无死角考察候选人的（上）][BAT _360]

[每秒上万并发下的Spring Cloud参数优化实战][Spring Cloud]

[分布式事务如何保障实际生产中99.99%高可用][99.99]

[记一位朋友斩获 BAT 技术专家Offer的面试经历][BAT _Offer]

[亿级流量架构之如何支撑百亿级数据的存储与计算][Link 1]

![640?wx\_fmt=png][640_wx_fmt_png]本文来源：crossoverJie  
**前言**

平时接触过多线程开发的童鞋应该都或多或少了解过线程池，之前发布的《阿里巴巴 Java 手册》里也有一条：

![640?][640]

可见线程池的重要性。

简单来说使用线程池有以下几个目的：

*  线程是稀缺资源，不能频繁的创建。
 *  解耦作用；线程创建于执行完全分开，方便维护
 *  应当将其放入一个池子中，可以给其他任务进行复用。

**线程池原理**

谈到线程池就会想到池化技术，其中最核心的思想就是把宝贵的资源放到一个池子中；每次使用都从里面获取，用完之后又放回池子供其他人使用，有点吃大锅饭的意思。

那在 Java 中又是如何实现的呢？

在 JDK 1.5 之后推出了相关的 api，常见的创建线程池方式有以下几种：

*  `Executors.newCachedThreadPool()`：无限线程池。
 *  `Executors.newFixedThreadPool(nThreads)`：创建固定大小的线程池。
 *  `Executors.newSingleThreadExecutor()`：创建单个线程的线程池。

其实看这三种方式创建的源码就会发现：

实际上还是利用 `ThreadPoolExecutor` 类实现的。

所以我们重点来看下：`ThreadPoolExecutor` 是怎么玩的。

首先是创建线程的 api：

这几个核心参数的作用：

*  `corePoolSize` 为线程池的基本大小。
 *  `maximumPoolSize` 为线程池最大线程大小。
 *  `keepAliveTime` 和 `unit` 则是线程空闲后的存活时间。
 *  `workQueue` 用于存放任务的阻塞队列。
 *  `handler` 当队列和最大线程池都满了之后的饱和策略。

了解了这几个参数再来看看实际的运用。

通常我们都是使用:

这样的方式来提交一个任务到线程池中，所以核心的逻辑就是 `execute()` 函数了。

在具体分析之前先了解下线程池中所定义的状态，这些状态都和线程的执行密切相关：

![640?][640 1]

*  `RUNNING` 自然是运行状态，指可以接受任务执行队列里的任务

*  `SHUTDOWN` 指调用了 `shutdown()` 方法，不再接受新任务了，但是队列里的任务得执行完毕。

*  `STOP` 指调用了 `shutdownNow()` 方法，不再接受新任务，同时抛弃阻塞队列里的所有任务并中断所有正在执行任务。

*  `TIDYING` 所有任务都执行完毕，在调用 `shutdown()/shutdownNow()` 中都会尝试更新为这个状态。

*  `TERMINATED` 终止状态，当执行 `terminated()` 后会更新为这个状态。

用图表示为：

![640?][640 2]

然后看看 `execute()` 方法是如何处理的：

![640?][640 3]

*  获取当前线程池的状态。

*  当前线程数量小于 coreSize 时创建一个新的线程运行。

*  如果当前线程处于运行状态，并且写入阻塞队列成功。

*  双重检查，再次获取线程状态；如果线程状态变了（非运行状态）就需要从阻塞队列移除任务，并尝试判断线程是否全部执行完毕。同时执行拒绝策略。

*  如果当前线程池为空就新创建一个线程并执行。

*  如果在第三步的判断为非运行状态，尝试新建线程，如果失败则执行拒绝策略。

这里借助《聊聊并发》的一张图来描述这个流程：

![640?][640 4]

### 如何配置线程？ ###

流程聊完了再来看看上文提到了几个核心参数应该如何配置呢？

有一点是肯定的，线程池肯定是不是越大越好。

通常我们是需要根据这批任务执行的性质来确定的。

*  IO 密集型任务：由于线程并不是一直在运行，所以可以尽可能的多配置线程，比如 CPU 个数 \* 2
 *  CPU 密集型任务（大量复杂的运算）应当分配较少的线程，比如 CPU 个数相当的大小。

当然这些都是经验值，最好的方式还是根据实际情况测试得出最佳配置。

### 优雅的关闭线程池 ###

有运行任务自然也有关闭任务，从上文提到的 5 个状态就能看出如何来关闭线程池。

其实无非就是两个方法：

`shutdown()/shutdownNow()`。

但他们有着重要的区别：

*  `shutdown()` 执行后停止接受新任务，会把队列的任务执行完毕。
 *  `shutdownNow()` 也是停止接受新任务，但会中断所有的任务，将线程池状态变为 stop。

> 两个方法都会中断线程，用户可自行判断是否需要响应中断。

`shutdownNow()` 要更简单粗暴，可以根据实际场景选择不同的方法。

我通常是按照以下方式关闭线程池的：

`pool.``awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS)` 会每隔一秒钟检查一次是否执行完毕（状态为 `TERMINATED`），当从 while 循环退出时就表明线程池已经完全终止了。

## SpringBoot 使用线程池 ##

2018 年了，SpringBoot 盛行；来看看在 SpringBoot 中应当怎么配置和使用线程池。

既然用了 SpringBoot ，那自然得发挥 Spring 的特性，所以需要 Spring 来帮我们管理线程池：

使用时：

其实也挺简单，就是创建了一个线程池的 bean，在使用时直接从 Spring 中取出即可。

## 监控线程池 ##

谈到了 SpringBoot，也可利用它 actuator 组件来做线程池的监控。

线程怎么说都是稀缺资源，对线程池的监控可以知道自己任务执行的状况、效率等。

关于 actuator 就不再细说了，感兴趣的可以看看[这篇][Link 2]，有详细整理过如何暴露监控端点。

其实 ThreadPool 本身已经提供了不少 api 可以获取线程状态：

![640?][640 5]

很多方法看名字就知道其含义，只需要将这些信息暴露到 SpringBoot 的监控端点中，我们就可以在可视化页面查看当前的线程池状态了。

甚至我们可以继承线程池扩展其中的几个函数来自定义监控逻辑：

![640?][640 6]![640?][640 7]

看这些名称和定义都知道，这是让子类来实现的。

可以在线程执行前、后、终止状态执行自定义逻辑。

## 线程池隔离 ##

> 线程池看似很美好，但也会带来一些问题。

如果我们很多业务都依赖于同一个线程池,当其中一个业务因为各种不可控的原因消耗了所有的线程，导致线程池全部占满。

这样其他的业务也就不能正常运转了，这对系统的打击是巨大的。

比如我们 Tomcat 接受请求的线程池，假设其中一些响应特别慢，线程资源得不到回收释放；线程池慢慢被占满，最坏的情况就是整个应用都不能提供服务。

所以我们需要将线程池**进行隔离**。

通常的做法是按照业务进行划分：

> 比如下单的任务用一个线程池，获取数据的任务用另一个线程池。这样即使其中一个出现问题把线程池耗尽，那也不会影响其他的任务运行。

### hystrix 隔离    ###

这样的需求 Hystrix 已经帮我们实现了。

> Hystrix 是一款开源的容错插件，具有依赖隔离、系统容错降级等功能。

下面来看看 `Hystrix` 简单的应用：

首先需要定义两个线程池，分别用于执行订单、处理用户。

--------------------

`api` 特别简洁易懂，具体详情请查看官方文档。

然后模拟运行：

--------------------

运行结果：

![640?][640 8]

可以看到两个任务分成了两个线程池运行，他们之间互不干扰。

获取任务任务结果支持同步阻塞和异步非阻塞方式，可自行选择。

它的实现原理其实容易猜到：

> 利用一个 Map 来存放不同业务对应的线程池。

通过刚才的构造函数也能证明：

![640?][640 9]

还要注意的一点是：

> 自定义的 Command 并不是一个单例，每次执行需要 new 一个实例，不然会报 `This instance can only be executed once. Please instantiate a new instance.` 异常。

## 总结 ##

池化技术确实在平时应用广泛，熟练掌握能提高不少效率。

文末的 hystrix 源码：

https://github.com/crossoverJie/Java-Interview/tree/master/src/main/java/com/crossoverjie/hystrix

**End**

![640?wx\_fmt=png][640_wx_fmt_png]

**推荐阅读**：

*  [简历写了会Kafka，面试官90%会让你讲讲acks参数对消息持久化的影响！][Kafka_90_acks]
 *  [面试最让你手足无措的一个问题：你的系统如何支撑高并发？][Link 3]
 *  [Java高阶必备：如何优化Spring Cloud微服务注册中心架构？][Java_Spring Cloud]
 *  [高并发场景下，如何保证生产者投递到消息中间件的消息不丢失？][Link 4]
 *  [从团队自研的百万并发中间件系统的内核设计看Java并发性能优化！][Java]

**更多文章：**

*  [2018年原创汇总][2018]
 *  [2019年原创汇总（持续更新）][2019]
 *  [爆款推荐][Link 5]
 *  [面试专栏][Link 6]

![640?wx\_fmt=png][640_wx_fmt_png]

欢迎长按下图关注公众号**石杉的架构笔记**，后台回复“**学习**”，获取作者独家秘制精品资料

![640?wx\_fmt=jpeg][640_wx_fmt_jpeg]

**BAT架构经验倾囊相授**

[640_wx_fmt_png]: /images/20211220/14e660c5f9724c50959e6d0ecdcb69db.png
[BAT _360]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247484144&idx=1&sn=a6b86d38a762e317ba78e2500fb1a8ff&chksm=fba6eaf3ccd163e5403a01be51216780040511b2ddc4d5750ace6e46b4242ceaf77d0432c680&scene=21#wechat_redirect
[Spring Cloud]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247483777&idx=1&sn=f144ee415bb743f5422314907fc7d819&chksm=fba6e982ccd160945aa5c53434e933e2f03e89d9faf634f0b573c1f7b6f4d6d2635cad091276&scene=21#wechat_redirect
[99.99]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247483876&idx=1&sn=51f8eadc16efd6b89eb1f3c6abe67e25&chksm=fba6e9e7ccd160f183b344d4773841ad8df9a2c099a16aae516ddb45aef7eaccb83570d171fe&scene=21#wechat_redirect
[BAT _Offer]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247484170&idx=1&sn=6c178884c1c5399e37562b9dc66cff6c&chksm=fba6eb09ccd1621ff8821b37f12d6df8a1d269ddc95ad10c0a4e71a3bf0017952bf19978d8ec&scene=21#wechat_redirect
[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247483948&idx=1&sn=e75aa8b5cfae1363391801e2f74bd2ee&chksm=fba6ea2fccd163390520dbc62b6170c7f3d456207e623fce4ded036fea525a6782a31098b905&scene=21#wechat_redirect
[640]: /images/20211220/73058432aaa7455aab113865b793c093.png
[640 1]: /images/20211220/578b486b9cec4047a962d4df6d85b0f6.png
[640 2]: /images/20211220/e977053906164e5299134c4bc6a90027.png
[640 3]: /images/20211220/db9ab668367a48528decd8df5b18dd86.png
[640 4]: /images/20211220/5c65d20b87f94979a5819932d88967e6.png
[Link 2]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyMzgyODkxMQ==&mid=2247483762&idx=1&sn=c7c25589c57a826508a6f0f62030c936&chksm=e8190fb2df6e86a4363d0157cb9158a4357732dd730a66c719f13747f038ed05c1abccbd8f9d&scene=21#wechat_redirect
[640 5]: /images/20211220/2936745d25f443eeadc953360ad97eb9.png
[640 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/c6fd48fe49136ec300a8837e23a73777.png
[640 7]: /images/20211220/4de1300246074e77a3110715a3dfa65f.png
[640 8]: /images/20211220/9e2b319ef0be4fb1bfd4bbae505230b0.png
[640 9]: /images/20211220/96c0c3d3d96049f3a7f74a84efae88b7.png
[Kafka_90_acks]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247485069&idx=1&sn=abd8ddc19fbb49c11c8ad9e1ffdff147&chksm=fba6ee8eccd1679874d5bd19109ed8cb3daadf59dabe67c906f8caed0714ba2dda16f5a032ce&scene=21#wechat_redirect
[Link 3]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247484429&idx=1&sn=d8038c21ecd733b8bb7ff784014243f9&chksm=fba6ec0eccd165189e92a294ab2b7cd6796982c188befe05c27f4e96ae5cd39f2baf436cf37d&scene=21#wechat_redirect
[Java_Spring Cloud]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247484680&idx=1&sn=d25e1f81ad75f68dd88755173843efad&chksm=fba6ed0bccd1641d7edfd05431904b96f2e3da7c04b3a75c2a350e374733f59971c01ddd9ae6&scene=21#wechat_redirect
[Link 4]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247484377&idx=1&sn=373832e0d050bb0618448f4403f02f2a&chksm=fba6ebdaccd162cca4a26199554cbfbc37c4aec56fe54c3864a0a9cfc3255884ed212512e5cd&scene=21#wechat_redirect
[Java]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247484395&idx=1&sn=46c756600ba36d94eb4439cf29810cae&chksm=fba6ebe8ccd162fef42bb35360df8ec6c75e1a9af1acc83ba333b3f35191ba8864c16e0a31da&scene=21#wechat_redirect
[2018]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247485040&idx=2&sn=e6eba27a4a912cbd320f28e6d8716241&chksm=fba6ee73ccd16765d9d59ad38dc29bb983439f8c91bda5aef068e79ce35cc6c87869e96481cb&scene=21#wechat_redirect
[2019]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247485185&idx=2&sn=df2470abbcedee1792246dfb81acb446&chksm=fba6ef02ccd166143a04c7a233c1a32b43ce003e6790543354c0248a01d92421de6f3e3b42c5&scene=21#wechat_redirect
[Link 5]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247484866&idx=3&sn=b1018261f230a065b0888bc9b66d6df9&chksm=fba6edc1ccd164d70ff5cc4d31641562f9ba747e992b64041c29317b66f61e3c86566fce0a3d&scene=21#wechat_redirect
[Link 6]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247485185&idx=3&sn=278ce173dd5af6bce78ad9125bed2f45&chksm=fba6ef02ccd16614b5f562c021d18f5db2bc79ba3b33a2bf590db8cc121a3f8e94b4284990c4&scene=21#wechat_redirect
[640_wx_fmt_jpeg]: /images/20211220/1cdb61b6409345cdbc50960d98e2096d.png