【多线程】ThreadPoolExecutor 类的使用详解

ThreadPoolExecutor 构造方法

ThreadPoolExecutor共4个构造方法：

咱们直接看参数最多的7个参数分别代表：

public ThreadPoolExecutor(// 线程池核心线程数int corePoolSize, // 线程池最大数int maximumPoolSize, // 空闲线程存活时间long keepAliveTime,  // 时间单位TimeUnit unit,// 线程池所使用的缓冲队列BlockingQueue<Runnable> workQueue,// 线程池创建线程使用的工厂ThreadFactory threadFactory,// 线程池对拒绝任务的处理策略RejectedExecutionHandler handler)

一个任务通过 execute(Runnable)方法被添加到线程池，任务就是一个 Runnable类型的对象，任务的执行方法就是 Runnable类型对象的run()方法。

一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时

如果此时线程池中的数量小于corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建新的线程来处理被添加的任务。
如果此时线程池中的数量等于 corePoolSize，但是缓冲队列 workQueue未满，那么任务被放入缓冲队列。
如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。
如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize，那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。

处理任务的优先级为

核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize，如果三者都满了，使用handler处理被拒绝的任务。

当线程池中的线程数量大于 corePoolSize 时，如果某线程空闲时间超过 keepAliveTime，线程将被终止。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数。

workQueue任务队列

任务队列，被添加到线程池中，但尚未被执行的任务；它一般分为直接提交队列、有界任务队列、无界任务队列、优先任务队列几种；

直接切换

设置为SynchronousQueue队列，SynchronousQueue是一个特殊的BlockingQueue，它没有容量，没执行一个插入操作就会阻塞，需要再执行一个删除操作才会被唤醒，反之每一个删除操作也都要等待对应的插入操作。

使用SynchronousQueue队列，提交的任务不会被保存，总是会马上提交执行。如果用于执行任务的线程数量小于maximumPoolSize，则尝试创建新的进程，如果达到maximumPoolSize设置的最大值，则根据你设置的handler执行拒绝策略。因此这种方式你提交的任务不会被缓存起来，而是会被马上执行，在这种情况下，你需要对你程序的并发量有个准确的评估，才能设置合适的maximumPoolSize数量，否则很容易就会执行拒绝策略

无界队列

一般使用基于链表的阻塞队列LinkedBlockingQueue。使用无界任务队列，线程池的任务队列可以无限制的添加新的任务，而线程池创建的最大线程数量就是你corePoolSize设置的数量，也就是说在这种情况下maximumPoolSize这个参数是无效的，哪怕你的任务队列中缓存了很多未执行的任务，当线程池的线程数达到corePoolSize后，就不会再增加了；若后续有新的任务加入，则直接进入队列等待，当使用这种任务队列模式时，一定要注意你任务提交与处理之间的协调与控制，不然会出现队列中的任务由于无法及时处理导致一直增长，直到最后资源耗尽的问题。

使用有界队列

一般使用ArrayBlockingQueue。使用该方式可以将线程池的最大线程数量限制为maximumPoolSize，这样能够降低资源的消耗，但同时这种方式也使得线程池对线程的调度变得更困难，因为线程池和队列的容量都是有限的值，所以要想使线程池处理任务的吞吐率达到一个相对合理的范围，又想使线程调度相对简单，并且还要尽可能的降低线程池对资源的消耗，就需要合理的设置这两个数量。

使用ArrayBlockingQueue有界任务队列，若有新的任务需要执行时，线程池会创建新的线程，直到创建的线程数量达到corePoolSize时，则会将新的任务加入到等待队列中。若等待队列已满，即超过ArrayBlockingQueue初始化的容量，则继续创建线程，直到线程数量达到maximumPoolSize设置的最大线程数量，若大于maximumPoolSize，则执行拒绝策略。在这种情况下，线程数量的上限与有界任务队列的状态有直接关系，如果有界队列初始容量较大或者没有达到超负荷的状态，线程数将一直维持在corePoolSize以下，反之当任务队列已满时，则会以maximumPoolSize为最大线程数上限。

如果要想降低系统资源的消耗（包括CPU的使用率，操作系统资源的消耗，上下文环境切换的开销等）, 可以设置较大的队列容量和较小的线程池容量, 但这样也会降低线程处理任务的吞吐量。
如果提交的任务经常发生阻塞，那么可以考虑通过调用 setMaximumPoolSize() 方法来重新设定线程池的容量。
如果队列的容量设置的较小，通常需要将线程池的容量设置大一点，这样CPU的使用率会相对的高一些。但如果线程池的容量设置的过大，则在提交的任务数量太多的情况下，并发量会增加，那么线程之间的调度就是一个要考虑的问题，因为这样反而有可能降低处理任务的吞吐量。

ThreadPoolExecutor内部有实现4个拒绝策略，默认为AbortPolicy策略

CallerRunsPolicy：由调用execute方法提交任务的线程来执行这个任务
AbortPolicy：抛出异常RejectedExecutionException拒绝提交任务
DiscardPolicy：直接抛弃任务，不做任何处理
DiscardOldestPolicy：去除任务队列中的第一个任务，重新提交

ThreadPoolExecutor 使用

1，当池中正在运行的线程数（包括空闲线程数）小于corePoolSize时，新建线程执行任务

    public static void main(String[] args) {ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(2, 3, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1));// 任务1pool.execute(() -> {try {Thread.sleep(3 * 1000);System.out.println("--helloWorld_001--" + Thread.currentThread().getName());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});//任务2pool.execute(() -> System.out.println("--helloWorld_002--" + Thread.currentThread().getName()));}

运行结果：

–helloWorld_001–pool-1-thread-1

–helloWorld_002–pool-1-thread-2

结论：线程1 结束后没有继续线程1 而是启动线程2

2，当池中正在运行的线程数（包括空闲线程数）大于等于corePoolSize时，新插入的任务进入workQueue排队(如果workQueue长度允许)，等待空闲线程来执行。

    public static void main(String[] args) {ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(2, 3, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1));// 任务1pool.execute(() -> {try {Thread.sleep(3 * 1000);System.out.println("--helloWorld_001--" + Thread.currentThread().getName());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});// 任务2pool.execute(() -> {try {Thread.sleep(5 * 1000);System.out.println("--helloWorld_002--" + Thread.currentThread().getName());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});// 任务3pool.execute(() -> System.out.println("--helloWorld_003--" + Thread.currentThread().getName()));}

运行结果：

–helloWorld_001–pool-1-thread-1
–helloWorld_003–pool-1-thread-1
–helloWorld_002–pool-1-thread-2

结论：任务2在运行过程中，任务3启动不会新建线程，因为有一个队列是空的，maximumPoolSize=3这个参数不起作用。

3，当队列里的任务达到上限，并且池中正在进行的线程小于maxinumPoolSize,对于新加入的任务，新建线程。

    public static void main(String[] args) {ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(2, 3, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1));// 任务1pool.execute(() -> {try {Thread.sleep(3 * 1000);System.out.println("--helloWorld_001--" + Thread.currentThread().getName());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});// 任务2pool.execute(() -> {try {Thread.sleep(5 * 1000);System.out.println("--helloWorld_002--" + Thread.currentThread().getName());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});// 任务3pool.execute(() -> System.out.println("--helloWorld_003--" + Thread.currentThread().getName()));// 任务4pool.execute(() -> System.out.println("--helloWorld_004--" + Thread.currentThread().getName()));}

运行结果：

–helloWorld_004–pool-1-thread-3
–helloWorld_003–pool-1-thread-3
–helloWorld_001–pool-1-thread-1
–helloWorld_002–pool-1-thread-2

结果：任务1，2启动后任务3在队列，队列就满了，由于正在进行的线程数是2 < maximumPoolSize，只能新建一个线程了然后任务4就进了新线程-3，任务4结束，队列里的任务3在线程3 进行。

4，队列里的任务达到上限，并且池中正在运行的线程等于maximumPoolSize，对于新加入的任务，执行拒绝策略（线程池默认的策略是抛异常）。

    public static void main(String[] args) {ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(2, 3, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1));// 任务1pool.execute(() -> {try {Thread.sleep(3 * 1000);System.out.println("--helloWorld_001--" + Thread.currentThread().getName());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});// 任务2pool.execute(() -> {try {Thread.sleep(5 * 1000);System.out.println("--helloWorld_002--" + Thread.currentThread().getName());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});// 任务3pool.execute(() -> System.out.println("--helloWorld_003--" + Thread.currentThread().getName()));// 任务4pool.execute(() -> {try {Thread.sleep(2 * 1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("--helloWorld_004--" + Thread.currentThread().getName());});// 任务5pool.execute(() -> System.out.println("--helloWorld_005--" + Thread.currentThread().getName()));}

运行结果：

Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task cs.wy.Thread.ThreadPoolExecutorTest$$Lambda$5/999966131@7699a589 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@58372a00[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 1, completed tasks = 0]at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2063)at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:830)at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1379)at cs.wy.Thread.ThreadPoolExecutorTest.main(ThreadPoolExecutorTest.java:40)
--helloWorld_004--pool-1-thread-3
--helloWorld_003--pool-1-thread-3
--helloWorld_001--pool-1-thread-1
--helloWorld_002--pool-1-thread-2

结论：队列达到上限，线程池达到最大值，故抛出异常。

关闭线程

分为两种方式：

//平缓关闭，不允许新的线程加入，正在运行的都跑完即可关闭。
pool.shutdown();
//暴力关闭。不允许新的线程加入，且直接停到正在进行的线程。
pool.shutdownNow();