[Java并发-13] ThreadPoolExecutor: 如何创建正确的线程池
虽然在 Java 语言中创建线程看上去就像创建一个对象一样简单，只需要 new Thread() 就可以了，但实际上创建线程远不是创建一个对象那么简单。创建对象，仅仅是在 JVM 的堆里分配一块内存而已；而创建一个线程，却需要调用操作系统内核的 API，然后操作系统要为线程分配一系列的资源，这个成本就很高了，所以 线程是一个重量级的对象，应该避免频繁创建和销毁
那如何避免呢？应对方案估计你已经知道了，那就是线程池。
线程池的需求是如此普遍，所以 Java SDK 并发包自然也少不了它。这里我们需要区分
线程池与一般意义上的池化资源是不同的。
一般意义上的池化资源，都是下面这样，当你需要资源的时候就调用 acquire() 方法来申请资源，用完之后就调用 release() 释放资源。
class XXXPool{
// 获取池化资源
XXX acquire() {
}
// 释放池化资源
void release(XXX x){
}
}
但是Java 提供的线程池里面压根就没有申请线程和释放线程的方法。
所以，线程池的设计，没有办法直接采用一般意义上池化资源的设计方法。那线程池该如何设计呢？目前业界线程池的设计，普遍采用的都是 生产者 - 消费者模式
.
线程池是一种生产者 - 消费者模式
线程池的使用方是生产者，线程池本身是消费者。在下面的示例代码中，我们创建了一个非常简单的线程池 MyThreadPool，你可以通过它来理解线程池的工作原理。
// 简化的线程池，仅用来说明工作原理
class MyThreadPool{
// 利用阻塞队列实现生产者 - 消费者模式
BlockingQueue<Runnable> workQueue;
// 保存内部工作线程
List<WorkerThread> threads
= new ArrayList<>();
// 构造方法
MyThreadPool(int poolSize,
BlockingQueue<Runnable> workQueue){
this.workQueue = workQueue;
// 创建工作线程
for(int idx=0; idx<poolSize; idx++){
WorkerThread work = new WorkerThread();
work.start();
threads.add(work);
}
}
// 提交任务
void execute(Runnable command){
workQueue.put(command);
}
// 工作线程负责消费任务，并执行任务
class WorkerThread extends Thread{
public void run() {
// 循环取任务并执行
while(true){ ①
Runnable task = workQueue.take();
task.run();
}
}
}
}
/** 下面是使用示例 **/
// 创建有界阻塞队列
BlockingQueue<Runnable> workQueue =
new LinkedBlockingQueue<>(2);
// 创建线程池
MyThreadPool pool = new MyThreadPool(
10, workQueue);
// 提交任务
pool.execute(()->{
System.out.println("hello");
});
在 MyThreadPool 的内部，我们维护了一个阻塞队列 workQueue 和一组工作线程，工作线程的个数由构造函数中的 poolSize 来指定。用户通过调用 execute() 方法来提交 Runnable 任务，execute() 方法的内部实现仅仅是将任务加入到 workQueue 中。MyThreadPool 内部维护的工作线程会消费 workQueue 中的任务并执行任务，相关的代码就是代码①处的 while 循环。线程池主要的工作原理就这些，是不是还挺简单的？
如何使用 Java 中的线程池
Java 并发包里提供的线程池，远比我们上面的示例代码强大得多，当然也复杂得多。Java 提供的线程池相关的工具类中，最核心的是 ThreadPoolExecutor
，通过名字你也能看出来，它强调的是 Executor，而不是一般意义上的池化资源。
Java 并发包里提供的线程池，远比我们上面的示例代码强大得多，当然也复杂得多。Java 提供的线程池相关的工具类中，最核心的是
ThreadPoolExecutor( int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)
1. corePoolSize
：表示线程池保有的最小线程数。
2. maximumPoolSize
：表示线程池创建的最大线程数。当项目很忙时，就需要加人，但是也不能无限制地加，最多就加到 maximumPoolSize 个人。当项目闲下来时，就要撤人了，最多能撤到 corePoolSize 个人。
3. keepAliveTime & unit
：上面提到项目根据忙闲来增减人员，那在编程世界里，如何定义忙和闲呢？很简单，一个线程如果在一段时间内，都没有执行任务，说明很闲，keepAliveTime 和 unit 就是用来定义这个“一段时间”的参数。
4. workQueue
：工作队列，和上面示例代码的工作队列同义。
5. threadFactory
：通过这个参数你可以自定义如何创建线程，例如你可以给线程指定一个有意义的名字。
6. handler
：通过这个参数你可以自定义任务的拒绝策略。如果线程池中所有的线程都在忙碌，并且工作队列也满了（前提是工作队列是有界队列），那么此时提交任务，线程池就会拒绝接收。至于拒绝的策略，你可以通过 handler 这个参数来指定。ThreadPoolExecutor 已经提供了以下 4 种策略。
- CallerRunsPolicy：提交任务的线程自己去执行该任务。
- AbortPolicy：默认的拒绝策略，会 throws RejectedExecutionException。
- DiscardPolicy：直接丢弃任务，没有任何异常抛出。
- DiscardOldestPolicy：丢弃最老的任务，其实就是把最早进入工作队列的任务丢弃，然后把新任务加入到工作队列。
使用线程池要注意些什么
考虑到 ThreadPoolExecutor 的构造函数实在是有些复杂，所以 Java 并发包里提供了一个线程池的静态工厂类 Executors，利用 Executors 你可以快速创建线程池。不过目前大厂的编码规范中基本上都不建议使用 Executors 了.
不建议使用 Executors 的最重要的原因是：Executors 提供的很多方法默认使用的都是无界的 LinkedBlockingQueue，高负载情境下，无界队列很容易导致 OOM，而 OOM 会导致所有请求都无法处理，这是致命问题。所以 强烈建议使用有界队列
使用有界队列，当任务过多时，线程池会触发执行拒绝策略，线程池默认的拒绝策略会 throw RejectedExecutionException 这是个运行时异常，对于运行时异常编译器并不强制 catch 它，所以开发人员很容易忽略。因此 默认拒绝策略要慎重使用
。如果线程池处理的任务非常重要，建议自定义自己的拒绝策略；并且在实际工作中，自定义的拒绝策略往往和降级策略配合使用。
使用线程池，还要注意异常处理的问题，例如通过 ThreadPoolExecutor 对象的 execute() 方法提交任务时，如果任务在执行的过程中出现运行时异常，会导致执行任务的线程终止；不过，最致命的是任务虽然异常了，但是你却获取不到任何通知，这会让你误以为任务都执行得很正常。虽然线程池提供了很多用于异常处理的方法，但是最稳妥和简单的方案还是捕获所有异常并按需处理，你可以参考下面的示例代码。
try {
// 业务逻辑
} catch (RuntimeException x) {
// 按需处理
} catch (Throwable x) {
// 按需处理
}
正文到此结束
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