ThreadPoolExecutor中策略的选择与工作队列的选择(java线程池)
工作原理
1、线程池刚创建时,里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过,就算队列里面有任务,线程池也不会马上执行它们。
2、当调用 execute() 方法添加一个任务时,线程池会做如下判断:
a. 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize,那么马上创建线程运行这个任务;
b. 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize,那么将这个任务放入队列。
c. 如果这时候队列满了,而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize,那么还是要创建线程运行这个任务;
d. 如果队列满了,而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize,那么线程池会抛出异常,告诉调用者“我不能再接受任务了”。
3、当一个线程完成任务时,它会从队列中取下一个任务来执行。
4、当一个线程无事可做,超过一定的时间(keepAliveTime)时,线程池会判断,如果当前运行的线程数大于 corePoolSize,那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后,它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。
这样的过程说明,并不是先加入任务就一定会先执行。假设队列大小为 10,corePoolSize 为 3,maximumPoolSize 为 6,那么当加入 20 个任务时,执行的顺序就是这样的:首先执行任务 1、2、3,然后任务 4~13 被放入队列。这时候队列满了,任务 14、15、16 会被马上执行,而任务 17~20 则会抛出异常。最终顺序是:1、2、3、14、15、16、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13。下面是一个线程池使用的例子:
排队
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时出现锁。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 线程都忙时新任务在队列中等待。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。
被拒绝的任务当 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。
公用的类ThreadPoolTask
- public class ThreadPoolTask implements Runnable {
- // 保存任务所需要的数据
- private Object threadPoolTaskData;
- private static int consumerTaskSleepTime = 2000;
- ThreadPoolTask(Object tasks) {
- this.threadPoolTaskData = tasks;
- }
- public void run() {
- // 处理一个任务,这里的处理方式太简单了,仅仅是一个打印语句
- System.out.println("start .." + threadPoolTaskData);
- try {
- //便于观察,等待一段时间
- Thread.sleep(consumerTaskSleepTime);
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("finish " + threadPoolTaskData);
- threadPoolTaskData = null;
- }
- }
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
- import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
- import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
- import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
- import java.util.concurrent.TimeUnit;
- public class ThreadPool {
- //让可执行程序休息一下
- private static int executePrograms = 0;
- private static int produceTaskMaxNumber = 10;
- public static void main(String[] args) {
- // 构造一个线程池
- ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3,
- TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
- new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
- for (int i = 1; i <= produceTaskMaxNumber; i++) {
- try {
- String task = "task@ " + i;
- System.out.println("put " + task);
- threadPool.execute(new ThreadPoolTask(task));
- // 便于观察,等待一段时间
- Thread.sleep(executePrograms);
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
运行结果
- put task@ 1
- put task@ 2
- start ..task@ 1
- put task@ 3
- put task@ 4
- start ..task@ 2
- put task@ 5
- put task@ 6
- put task@ 7
- start ..task@ 6
- put task@ 8
- start ..task@ 7
- java.util.concurrent.RejectedExecutionException
- at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(Unknown Source)
- at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(Unknown Source)
- at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(Unknown Source)
- at ThreadPool.main(ThreadPool.java:22)
- put task@ 9
- java.util.concurrent.RejectedExecutionException
- at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(Unknown Source)
- at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(Unknown Source)
- at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(Unknown Source)
- at ThreadPool.main(ThreadPool.java:22)
- put task@ 10
- java.util.concurrent.RejectedExecutionException
- at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(Unknown Source)
- at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(Unknown Source)
- at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(Unknown Source)
- at ThreadPool.main(ThreadPool.java:22)
- finish task@ 2
- finish task@ 6
- finish task@ 7
- start ..task@ 4
- start ..task@ 3
- finish task@ 1
- start ..task@ 5
- finish task@ 4
- finish task@ 3
- finish task@ 5
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy
- import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
- import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
- import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
- import java.util.concurrent.TimeUnit;
- public class ThreadPool {
- //让可执行程序休息一下
- private static int executePrograms = 0;
- private static int produceTaskMaxNumber = 10;
- public static void main(String[] args) {
- // 构造一个线程池
- ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3,
- TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
- new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
- for (int i = 1; i <= produceTaskMaxNumber; i++) {
- try {
- String task = "task@ " + i;
- System.out.println("put " + task);
- threadPool.execute(new ThreadPoolTask(task));
- // 便于观察,等待一段时间
- Thread.sleep(executePrograms);
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
运行结果
- put task@ 1
- put task@ 2
- start ..task@ 1
- put task@ 3
- start ..task@ 2
- put task@ 4
- put task@ 5
- put task@ 6
- put task@ 7
- start ..task@ 6
- put task@ 8
- start ..task@ 8
- start ..task@ 7
- finish task@ 2
- finish task@ 1
- start ..task@ 3
- start ..task@ 4
- finish task@ 6
- start ..task@ 5
- finish task@ 7
- finish task@ 8
- put task@ 9
- put task@ 10
- start ..task@ 9
- finish task@ 4
- finish task@ 3
- start ..task@ 10
- finish task@ 9
- finish task@ 5
- finish task@ 10
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy
- import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
- import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
- import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
- import java.util.concurrent.TimeUnit;
- public class ThreadPool {
- //让可执行程序休息一下
- private static int executePrograms = 0;
- private static int produceTaskMaxNumber = 10;
- public static void main(String[] args) {
- // 构造一个线程池
- ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3,
- TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
- new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
- for (int i = 1; i <= produceTaskMaxNumber; i++) {
- try {
- String task = "task@ " + i;
- System.out.println("put " + task);
- threadPool.execute(new ThreadPoolTask(task));
- // 便于观察,等待一段时间
- Thread.sleep(executePrograms);
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
运行结果
- put task@ 1
- put task@ 2
- start ..task@ 1
- put task@ 3
- start ..task@ 2
- put task@ 4
- put task@ 5
- put task@ 6
- put task@ 7
- start ..task@ 6
- put task@ 8
- put task@ 9
- start ..task@ 7
- put task@ 10
- finish task@ 2
- finish task@ 1
- start ..task@ 3
- start ..task@ 4
- finish task@ 7
- finish task@ 6
- start ..task@ 5
- finish task@ 3
- finish task@ 4
- finish task@ 5
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy
- import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
- import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
- import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
- import java.util.concurrent.TimeUnit;
- public class ThreadPool {
- //让可执行程序休息一下
- private static int executePrograms = 0;
- private static int produceTaskMaxNumber = 10;
- public static void main(String[] args) {
- // 构造一个线程池
- ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3,
- TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
- new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
- for (int i = 1; i <= produceTaskMaxNumber; i++) {
- try {
- String task = "task@ " + i;
- System.out.println("put " + task);
- threadPool.execute(new ThreadPoolTask(task));
- // 便于观察,等待一段时间
- Thread.sleep(executePrograms);
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
运行结果:
- put task@ 1
- put task@ 2
- start ..task@ 1
- put task@ 3
- start ..task@ 2
- put task@ 4
- put task@ 5
- put task@ 6
- put task@ 7
- start ..task@ 6
- put task@ 8
- start ..task@ 7
- put task@ 9
- put task@ 10
- finish task@ 6
- finish task@ 7
- start ..task@ 8
- finish task@ 1
- start ..task@ 9
- finish task@ 2
- start ..task@ 10
- finish task@ 8
- finish task@ 9
- finish task@ 10
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