Executors

Executors 是一個(gè)Java中的工具類. 提供工廠方法來(lái)創(chuàng)建不同類型的線程池.

從上圖中也可以看出, Executors的創(chuàng)建線程池的方法, 創(chuàng)建出來(lái)的線程池都實(shí)現(xiàn)了 ExecutorService接口. 常用方法有以下幾個(gè):

• newFixedThreadPool(int Threads): 創(chuàng)建固定數(shù)目線程的線程池, 超出的線程會(huì)在隊(duì)列中等待.
• newCachedThreadPool(): 創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程池, 如果線程池長(zhǎng)度超過(guò)處理需要, 可靈活回收空閑線程(60秒), 若無(wú)可回收,則新建線程.
• newSingleThreadExecutor(): 創(chuàng)建一個(gè)單線程化的線程池, 它只會(huì)用唯一的工作線程來(lái)執(zhí)行任務(wù), 保證所有任務(wù)按照指定順序(FIFO, LIFO, 優(yōu)先級(jí))執(zhí)行. 如果某一個(gè)任務(wù)執(zhí)行出錯(cuò), 將有另一個(gè)線程來(lái)繼續(xù)執(zhí)行.
• newScheduledThreadPool(int corePoolSize): 創(chuàng)建一個(gè)支持定時(shí)及周期性的任務(wù)執(zhí)行的線程池, 多數(shù)情況下可用來(lái)替代Timer類.

Executors 例子

newCachedThreadPool

線程最大數(shù)為 Integer.MAX_VALUE, 當(dāng)我們往線程池添加了 n 個(gè)任務(wù), 這 n 個(gè)任務(wù)都是一起執(zhí)行的.

  ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
    cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            Thread.currentThread().sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
    });

    cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            Thread.currentThread().sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
    });

newFixedThreadPool

  ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(1);
    cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            Thread.currentThread().sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
    });

    cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            Thread.currentThread().sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
    });

newScheduledThreadPool

三秒執(zhí)行一次, 只有執(zhí)行完這一次后, 才會(huì)執(zhí)行.

 ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(5);
    scheduledExecutorService.schedule(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            Thread.currentThread().sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
    }, 3, TimeUnit.SECONDS);

newSingleThreadExecutor

順序執(zhí)行各個(gè)任務(wù), 第一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完, 才會(huì)執(zhí)行下一個(gè).

ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
    executorService.execute(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.currentThread().sleep(10000);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
    });

    executorService.execute(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        for (;;) {
          try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.currentThread().sleep(2);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
    });

Executors存在什么問(wèn)題

在阿里巴巴Java開發(fā)手冊(cè)中提到，使用Executors創(chuàng)建線程池可能會(huì)導(dǎo)致OOM(OutOfMemory ,內(nèi)存溢出)，但是并沒(méi)有說(shuō)明為什么，那么接下來(lái)我們就來(lái)看一下到底為什么不允許使用Executors？

我們先來(lái)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，模擬一下使用Executors導(dǎo)致OOM的情況.

/**
 * @author Hollis
 */
public class ExecutorsDemo {
  private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(15);
  public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
      executor.execute(new SubThread());
    }
  }
}

class SubThread implements Runnable {
  @Override
  public void run() {
    try {
      Thread.sleep(10000);
    } catch (InterruptedException e) {
      //do nothing
    }
  }
}

通過(guò)指定JVM參數(shù)：-Xmx8m -Xms8m 運(yùn)行以上代碼，會(huì)拋出OOM:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.offer(LinkedBlockingQueue.java:416)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1371)
at com.hollis.ExecutorsDemo.main(ExecutorsDemo.java:16)

以上代碼指出，ExecutorsDemo.java 的第16行，就是代碼中的 executor.execute(new SubThread());

Java中的 BlockingQueue 主要有兩種實(shí)現(xiàn), 分別是 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue.

ArrayBlockingQueue 是一個(gè)用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的有界阻塞隊(duì)列, 必須設(shè)置容量.

public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
  if (capacity <= 0)
    throw new IllegalArgumentException();
  this.items = new Object[capacity];
  lock = new ReentrantLock(fair);
  notEmpty = lock.newCondition();
  notFull = lock.newCondition();
}

LinkedBlockingQueue 是一個(gè)用鏈表實(shí)現(xiàn)的有界阻塞隊(duì)列, 容量可以選擇進(jìn)行設(shè)置, 不設(shè)置的話, 將是一個(gè)無(wú)邊界的阻塞隊(duì)列, 最大長(zhǎng)度為 Integer.MAX_VALUE.

public LinkedBlockingQueue() {
  this(Integer.MAX_VALUE);
}

這里的問(wèn)題就出在如果我們不設(shè)置 LinkedBlockingQueue 的容量的話, 其默認(rèn)容量將會(huì)是 Integer.MAX_VALUE.

而 newFixedThreadPool 中創(chuàng)建 LinkedBlockingQueue 時(shí), 并未指定容量. 此時(shí), LinkedBlockingQueue 就是一個(gè)無(wú)邊界隊(duì)列, 對(duì)于一個(gè)無(wú)邊界隊(duì)列來(lái)說(shuō), 是可以不斷的向隊(duì)列中加入任務(wù)的, 這種情況下就有可能因?yàn)槿蝿?wù)過(guò)多而導(dǎo)致內(nèi)存溢出問(wèn)題.

newCachedThreadPool 和 newScheduledThreadPool 這兩種方式創(chuàng)建的最大線程數(shù)可能是Integer.MAX_VALUE, 而創(chuàng)建這么多線程, 必然就有可能導(dǎo)致OOM.

ThreadPoolExecutor 創(chuàng)建線程池

避免使用 Executors 創(chuàng)建線程池, 主要是避免使用其中的默認(rèn)實(shí)現(xiàn), 那么我們可以自己直接調(diào)用 ThreadPoolExecutor 的構(gòu)造函數(shù)來(lái)自己創(chuàng)建線程池. 在創(chuàng)建的同時(shí), 給 BlockQueue 指定容量就可以了.

ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(10, 10,
    60L, TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue(10));

這種情況下, 一旦提交的線程數(shù)超過(guò)當(dāng)前可用線程數(shù)時(shí), 就會(huì)拋出 java.util.concurrent.RejectedExecutionException, 這是因?yàn)楫?dāng)前線程池使用的隊(duì)列是有邊界隊(duì)列, 隊(duì)列已經(jīng)滿了便無(wú)法繼續(xù)處理新的請(qǐng)求.

除了自己定義 ThreadPoolExecutor 外. 還有其他方法. 如apache和guava等.

四個(gè)構(gòu)造函數(shù)

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

int corePoolSize => 該線程池中核心線程數(shù)最大值

線程池新建線程的時(shí)候，如果當(dāng)前線程總數(shù)小于corePoolSize, 則新建的是核心線程, 如果超過(guò)corePoolSize, 則新建的是非核心線程

核心線程默認(rèn)情況下會(huì)一直存活在線程池中, 即使這個(gè)核心線程啥也不干(閑置狀態(tài)).

如果指定 ThreadPoolExecutor 的 allowCoreThreadTimeOut 這個(gè)屬性為 true, 那么核心線程如果不干活(閑置狀態(tài))的話, 超過(guò)一定時(shí)間(時(shí)長(zhǎng)下面參數(shù)決定), 就會(huì)被銷毀掉

很好理解吧, 正常情況下你不干活我也養(yǎng)你, 因?yàn)槲铱傆杏玫侥愕臅r(shí)候, 但有時(shí)候特殊情況(比如我自己都養(yǎng)不起了), 那你不干活我就要把你干掉了

int maximumPoolSize
該線程池中線程總數(shù)最大值

線程總數(shù) = 核心線程數(shù) + 非核心線程數(shù).

long keepAliveTime
該線程池中非核心線程閑置超時(shí)時(shí)長(zhǎng)

一個(gè)非核心線程, 如果不干活(閑置狀態(tài))的時(shí)長(zhǎng)超過(guò)這個(gè)參數(shù)所設(shè)定的時(shí)長(zhǎng), 就會(huì)被銷毀掉

如果設(shè)置 allowCoreThreadTimeOut = true, 則會(huì)作用于核心線程

TimeUnit unit

keepAliveTime的單位, TimeUnit是一個(gè)枚舉類型, 其包括:

TimeUnit.DAYS;        //天
TimeUnit.HOURS;       //小時(shí)
TimeUnit.MINUTES;      //分鐘
TimeUnit.SECONDS;      //秒
TimeUnit.MILLISECONDS;   //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS;   //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS;    //納秒

BlockingQueue workQueue

一個(gè)阻塞隊(duì)列, 用來(lái)存儲(chǔ)等待執(zhí)行的任務(wù). 也就是說(shuō)現(xiàn)在有10個(gè)任務(wù), 核心線程 有四個(gè), 非核心線程有六個(gè), 那么這六個(gè)線程會(huì)被添加到 workQueue 中, 等待執(zhí)行.

這個(gè)參數(shù)的選擇也很重要, 會(huì)對(duì)線程池的運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生重大影響, 一般來(lái)說(shuō), 這里的阻塞隊(duì)列有以下幾種選擇:

SynchronousQueue: 這個(gè)隊(duì)列接收到任務(wù)的時(shí)候, 會(huì)直接提交給線程處理, 而不保留它, 如果所有線程都在工作怎么辦？ 那就*新建一個(gè)線程來(lái)處理這個(gè)任務(wù)！所以為了保證不出現(xiàn)<線程數(shù)達(dá)到了maximumPoolSize而不能新建線程>的錯(cuò)誤, 使用這個(gè)類型隊(duì)列的時(shí)候, maximumPoolSize 一般指定成 Integer.MAX_VALUE, 即無(wú)限大.

LinkedBlockingQueue: 這個(gè)隊(duì)列接收到任務(wù)的時(shí)候, 如果當(dāng)前線程數(shù)小于核心線程數(shù), 則核心線程處理任務(wù); 如果當(dāng)前線程數(shù)等于核心線程數(shù), 則進(jìn)入隊(duì)列等待. 由于這個(gè)隊(duì)列最大值為 Integer.MAX_VALUE , 即所有超過(guò)核心線程數(shù)的任務(wù)都將被添加到隊(duì)列中，這也就導(dǎo)致了 maximumPoolSize 的設(shè)定失效, 因?yàn)榭偩€程數(shù)永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò) corePoolSize.

ArrayBlockingQueue: 可以限定隊(duì)列的長(zhǎng)度, 接收到任務(wù)的時(shí)候, 如果沒(méi)有達(dá)到 corePoolSize 的值, 則核心線程執(zhí)行任務(wù), 如果達(dá)到了, 則入隊(duì)等候, 如果隊(duì)列已滿, 則新建線程(非核心線程)執(zhí)行任務(wù), 又如果總線程數(shù)到了maximumPoolSize, 并且隊(duì)列也滿了, 則發(fā)生錯(cuò)誤.

DelayQueue: 隊(duì)列內(nèi)元素必須實(shí)現(xiàn) Delayed 接口, 這就意味著你傳進(jìn)去的任務(wù)必須先實(shí)現(xiàn)Delayed接口. 這個(gè)隊(duì)列接收到任務(wù)時(shí), 首先先入隊(duì), 只有達(dá)到了指定的延時(shí)時(shí)間, 才會(huì)執(zhí)行任務(wù).

ThreadFactory threadFactory

它是ThreadFactory類型的變量, 用來(lái)創(chuàng)建新線程.

默認(rèn)使用 Executors.defaultThreadFactory() 來(lái)創(chuàng)建線程. 使用默認(rèn)的 ThreadFactory 來(lái)創(chuàng)建線程時(shí), 會(huì)使新創(chuàng)建的線程具有相同的 NORM_PRIORITY 優(yōu)先級(jí)并且是非守護(hù)線程, 同時(shí)也設(shè)置了線程的名稱.

RejectedExecutionHandler handler

表示當(dāng)拒絕處理任務(wù)時(shí)的策略, 有以下四種取值:

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務(wù)并拋出RejectedExecutionException異常(默認(rèn)).
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：直接丟棄任務(wù), 但是不拋出異常.
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊(duì)列最前面的任務(wù), 然后重新嘗試執(zhí)行任務(wù)(重復(fù)此過(guò)程)
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：用調(diào)用者所在的線程來(lái)執(zhí)行任務(wù).

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