你都理解建立執行緒池的引數嗎？

後端進階發表於2019-04-11
執行緒

多執行緒可以說是面試官最喜歡拿來問的題目之一了，可謂是老生之常談，不管你是新手還是老司機，我相信你一定會在面試過程中遇到過有關多執行緒的一些問題。那我現在就充當一次面試官，我來問你：

現有一個執行緒池，引數corePoolSize = 5，maximumPoolSize = 10，BlockingQueue阻塞佇列長度為5，此時有4個任務同時進來，問：執行緒池會建立幾條執行緒？

如果4個任務還沒處理完，這時又同時進來2個任務，問：執行緒池又會建立幾條執行緒還是不會建立？

如果前面6個任務還是沒有處理完，這時又同時進來5個任務，問：執行緒池又會建立幾條執行緒還是不會建立？

如果你此時一臉懵逼，請不要慌，問題不大。

dont_panic

建立執行緒池的構造方法的引數都有哪些？

要回答這個問題，我們需要從建立執行緒池的引數去找答案：

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor#ThreadPoolExecutor：

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.acc = System.getSecurityManager() == null ? null : AccessController.getContext();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}
複製程式碼

建立執行緒池一共有7個引數，從原始碼可知，corePoolSize和maximumPoolSize都不能小於0，且核心執行緒數不能大於最大執行緒數。

下面我來解釋一下這7個引數的用途：

corePoolSize

執行緒池核心執行緒數量，核心執行緒不會被回收，即使沒有任務執行，也會保持空閒狀態。

maximumPoolSize

池允許最大的執行緒數，當執行緒數量達到corePoolSize，且workQueue佇列塞滿任務了之後，繼續建立執行緒。

keepAliveTime

超過corePoolSize之後的“臨時執行緒”的存活時間。

unit

keepAliveTime的單位。

workQueue

當前執行緒數超過corePoolSize時，新的任務會處在等待狀態，並存在workQueue中，BlockingQueue是一個先進先出的阻塞式佇列實現，底層實現會涉及Java併發的AQS機制，有關於AQS的相關知識，我會單獨寫一篇，敬請期待。

threadFactory

建立執行緒的工廠類，通常我們會自頂一個threadFactory設定執行緒的名稱，這樣我們就可以知道執行緒是由哪個工廠類建立的，可以快速定位。

handler

執行緒池執行拒絕策略，當線數量達到maximumPoolSize大小，並且workQueue也已經塞滿了任務的情況下，執行緒池會呼叫handler拒絕策略來處理請求。

系統預設的拒絕策略有以下幾種：

  1. AbortPolicy：為執行緒池預設的拒絕策略，該策略直接拋異常處理。
  2. DiscardPolicy：直接拋棄不處理。
  3. DiscardOldestPolicy：丟棄佇列中最老的任務。
  4. CallerRunsPolicy：將任務分配給當前執行execute方法執行緒來處理。

我們還可以自定義拒絕策略，只需要實現RejectedExecutionHandler介面即可，友好的拒絕策略實現有如下：

  1. 將資料儲存到資料，待系統空閒時再進行處理
  2. 將資料用日誌進行記錄，後由人工處理

現在我們回到剛開始的問題就很好回答了：

由於執行緒池corePoolSize=5，因此線上程池初始化時，就已經有5個空閒執行緒了，因此有4個任務同時進來時，並不會建立執行緒；前面的4個任務都沒完成，這時又進來2個佇列，這時5個核心執行緒都用完了，還剩下1個任務，這時執行緒池會將剩下這個任務塞進阻塞佇列中，等待空閒執行緒執行，因此並不會建立執行緒；如果前面6個任務還是沒有處理完，這時又同時進來了5個任務，此時還沒有空閒執行緒來執行新來的任務，所以執行緒池繼續將這5個任務塞進阻塞佇列，但發現阻塞佇列已經滿了，這時只能建立“臨時”執行緒了來執行任務了，並且執行緒池數量最多隻能擁有maximumPoolSize大小，因此這時候會建立1個“臨時”執行緒來執行任務，這裡建立的執行緒用“臨時”來描述還是因為它們不會長期存在於執行緒池，它們的存活時間為keepAliveTime。

為什麼不建議使用Executors建立執行緒池？

JDK為我們提供了Executors執行緒池工具類，裡面有預設的執行緒池建立策略，大概有以下幾種：

  1. FixedThreadPool：執行緒池執行緒數量固定，即corePoolSize和maximumPoolSize數量一樣。
  2. SingleThreadPool：單個執行緒的執行緒池。
  3. CachedThreadPool：初始核心執行緒數量為0，最大執行緒數量為Integer.MAX_VALUE，執行緒空閒時存活時間為60秒，並且它的阻塞佇列為SynchronousQueue，它的初始長度為0，這會導致任務每次進來都會建立執行緒來執行，線上程空閒時，存活時間到了又會釋放執行緒資源。
  4. ScheduledThreadPool：建立一個定長的執行緒池，而且支援定時的以及週期性的任務執行，類似於Timer。

用Executors工具類雖然很方便，我依然不推薦大家使用以上預設的執行緒池建立策略，阿里巴巴開發手冊也是強制不允許使用Executors來建立執行緒池，我們從JDK原始碼中尋找一波答案：

java.util.concurrent.Executors：

// FixedThreadPool
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

// SingleThreadPool
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

// CachedThreadPool
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    // 允許建立執行緒數為Integer.MAX_VALUE
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

// ScheduledThreadPool
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    // 允許建立執行緒數為Integer.MAX_VALUE
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }
複製程式碼
public LinkedBlockingQueue() {
    // 允許佇列長度最大為Integer.MAX_VALUE
    this(Integer.MAX_VALUE);
}
複製程式碼

從JDK原始碼可看出，Executors工具類無非是把一些特定引數進行了封裝，並提供一些方法供我們呼叫而已，我們並不能靈活地填寫引數，策略過於簡單，不夠友好。

CachedThreadPool和ScheduledThreadPool最大執行緒數為Integer.MAX_VALUE，如果執行緒無限地建立，會造成OOM異常。

LinkedBlockingQueue基於連結串列的FIFO佇列，是無界的，預設大小是Integer.MAX_VALUE，因此FixedThreadPool和SingleThreadPool的阻塞佇列長度為Integer.MAX_VALUE，如果此時佇列被無限地堆積任務，會造成OOM異常。

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