详解Java线程池参数

向右看齐 2022-03-19 09:36 316阅读 0赞

# 详解Java线程池参数 #

> 目前线程池的类一般使用
> 
>  *  spring的：`org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor`
>  *  JDK的：`java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor`
> 
> 它们的配置差不多，spring的做了一些配置参数的简化，最终调用JDK的API
> 
> 参考资料：[https://blog.csdn.net/zhouhl\_cn/article/details/7392607][https_blog.csdn.net_zhouhl_cn_article_details_7392607]

### 相关概念 ###

概念比喻

*  线程池(thread pool) ===>工厂
 *  线程(thread) ===>工人，属于某个工厂，被工厂所管理
 *  任务(task) ===>待工人处理的事情，即实现Runnable或Callable的类

### 线程池行为比喻 ###

比喻的例子

> 1.  小王(**任务**)去银行(**线程池**)办理业务,银行刚开始营业,窗口服务员还未就位(**初始线程数是0**)
> 2.  第二行：于是经理(**线程池管理者**)催促柜台人员到1号窗接待(**创建线程**),于是小王被安排到1号窗办理业务
> 3.  第三行：接着小张来办理业务,小王还没办完呢,轮不到小张,该银行总共就2个窗口(**coePoolSize是2**),于是经理又催促另一个窗口服务员到2号窗接待(**又创建线程**),小张也开始办理业务
> 4.  紧接着小李(**又一个任务**)也来了,前面两人还没办理完呢.银行有座位1张(**队列size是1**),还空着呢,于是经理安排小李到座位上等候,并告知他: 如果1、2号窗空出,小李就可以前去
> 5.  很不幸,窗口满了,座位也满了,这时小赵又到了银行,经理于是安排临时工(**corePoolSize外的线程**)在大堂站着,手持pad设备给小赵办理业务
> 6.  银行业务真忙,小周又来了,经理苦呀,窗口满了,临时工也上了,座位也满了(**达到了maxPoolSize**),于是只能按《超出银行最大接待能力处理办法》(**拒绝策略**)拒绝小周办理业务
> 7.  忙了一天,进来办业务的人终于少了,临时工闲了2小时(**keepAliveTime**),经理见他没事做,让他下班去.
> 8.  由于银行规定之《正式员工闲着处理办法》(**是否清理corePoolSize线程开关**),即使正式工闲着,也不得提前下班,所以1、2号窗的正式工继续待着(**池内保持corePoolSize个线程**),经理没有办法让他们早下班

### 线程池参数 ###

> 说明：maxPoolSize / maximumPoolSize 的意思是，spring的线程池叫maxPoolSize，而JDK线程池叫maximumPoolSize，等价

* corePoolSize
 
 在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，（除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程）
 
 默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中。核心线程在allowCoreThreadTimeout被设置为true时会超时并被回收，默认情况下不会被回收
 * maxPoolSize / maximumPoolSize
 
 当线程数大于或等于corePoolSize，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**按照一定的处理策略**处理，详见rejectedExecutionHandler配置
 * KeepAliveSeconds / 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 / workQueue
 
 指定缓冲队列的大小和类型(仅JDK线程池可自由指定类型，详情参考附录的源码)
 
 * queueCapacity 是spring线程池的参数，int类型，默认值Integer.MAX_VALUE
 * workQueue 是JDK线程池的参数，sping线程池对此做了简化，BlockingQueue<Runnable> 类型
 
 阻塞队列，用来存储等待执行的任务，这个参数的选择也很重要，会对线程池的运行过程产生重大影响，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：
 1) ArrayBlockingQueue
 2) LinkedBlockingQueue
 3) SynchronousQueue
 4) PriorityBlockingQueue
 * rejectedExecutionHandler / handler
 
 当线程数量达到maxPoolSize时的处理策略，有
 * ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: 丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
 * ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy： 也是丢弃任务，但是不抛出异常。
 * ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
 * ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务
 
 (spring线程池和JDK线程池默认值都是AbortPolicy)

### 参数调优 ###

> 参数如何设置跟系统的负载有直接的关系，假设下面的参数表示目前的系统负载：
> 
> 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

*  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1001000，每个任务耗时0.1秒，则需要100\*0.1至1000\*0.1，即10100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)

### 线程池使用代码示例 ###

> 使用spring的项目，一般如下配置线程池，整个项目使用共同的线程池，避免各自创建线程，代码如下

// 在项目中配置线程池 org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor
    @Configuration
    public class ThreadPoolConfig { 
        @Bean
        public ThreadPoolTaskExecutor springThreadPool() { 
            ThreadPoolTaskExecutor threadPoolTaskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
            threadPoolTaskExecutor.setCorePoolSize(50);// 核心线程数,初始是0,任务进来则创建,任务持续进来,最大达到该值
            threadPoolTaskExecutor.setMaxPoolSize(100);// 线程池维护线程的最大数量,必须在队列满后才会继续增长最大至maxPoolSize
            threadPoolTaskExecutor.setQueueCapacity(800);// 缓存队列,当线程数达到maxPoolSize且队列已满,再进来任务会被拒绝,处理方式见RejectedExecutionHandler
            threadPoolTaskExecutor.setKeepAliveSeconds(200);// 空闲多久就清理线程
            threadPoolTaskExecutor.setAllowCoreThreadTimeOut(true);// 是否清理空闲的核心线程
    
    		// ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常(默认)
    		// ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。
    		// ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
    		// ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务
            RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();
            threadPoolTaskExecutor.setRejectedExecutionHandler(rejectedExecutionHandler);//对拒绝task的处理策略
            return threadPoolTaskExecutor;
        }
    }

### 附：参考的源码 ###

> 下面是JDK线程池源码，允许自由指定缓冲队列的大小和类型(workQueue)

// 源码java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor
 /** * Creates a new {@code ThreadPoolExecutor} with the given initial * parameters. * * @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even * if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set * @param maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the * pool * @param keepAliveTime when the number of threads is greater than * the core, this is the maximum time that excess idle threads * will wait for new tasks before terminating. * @param unit the time unit for the {@code keepAliveTime} argument * @param workQueue the queue to use for holding tasks before they are * executed. This queue will hold only the {@code Runnable} * tasks submitted by the {@code execute} method. * @param threadFactory the factory to use when the executor * creates a new thread * @param handler the handler to use when execution is blocked * because the thread bounds and queue capacities are reached * @throws IllegalArgumentException if one of the following holds: * {@code corePoolSize < 0} * {@code keepAliveTime < 0} * {@code maximumPoolSize <= 0} * {@code maximumPoolSize < corePoolSize} * @throws NullPointerException if {@code workQueue} * or {@code threadFactory} or {@code handler} is null */
 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
 						 int maximumPoolSize,
 						 long keepAliveTime,
 						 TimeUnit unit,
 						 BlockingQueue<Runnable> workQueue,
 						 ThreadFactory threadFactory,
 						 RejectedExecutionHandler handler) { 
 	if (corePoolSize < 0 ||
 		maximumPoolSize <= 0 ||
 		maximumPoolSize < corePoolSize ||
 		keepAliveTime < 0)
 		throw new IllegalArgumentException();
 	if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
 		throw new NullPointerException();
 	this.corePoolSize = corePoolSize;
 	this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
 	this.workQueue = workQueue;
 	this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
 	this.threadFactory = threadFactory;
 	this.handler = handler;
 }

> 下面是spring线程池关于使用的缓冲队列类型的源码，可以看到当传入的queueCapacity大于0时使用LinkedBlockingQueue类型，默认queueCapacity值是Integer.MAX\_VALUE，即默认是该类型

/** * Create the BlockingQueue to use for the ThreadPoolExecutor. * A LinkedBlockingQueue instance will be created for a positive * capacity value; a SynchronousQueue else. * @param queueCapacity the specified queue capacity * @return the BlockingQueue instance * @see java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue * @see java.util.concurrent.SynchronousQueue */
 protected BlockingQueue<Runnable> createQueue(int queueCapacity) { 
 	if (queueCapacity > 0) { 
 		return new LinkedBlockingQueue<Runnable>(queueCapacity);
 	}
 	else { 
 		return new SynchronousQueue<Runnable>();
 	}
 }

[https_blog.csdn.net_zhouhl_cn_article_details_7392607]: https://blog.csdn.net/zhouhl_cn/article/details/7392607