Executors：為什麼阿里不待見我？

三分惡發表於2021-11-11
阿里

大家好，我是Excutors，一個老實的工具類。

有個叫老三的程式設計師在文章 要是以前有人這麼講執行緒池，我早就該明白了！裡挖了一個坑，說要把我介紹給大家認識認識。

我其實挺委屈的，作為一個沒得感情，老實幹活的工具類，我卻上了阿里巴巴的黑名單。他們在一本叫《Java開發手冊》的冊子裡寫道：

禁止使用Excutors

作者畫外音：人家為啥給你拉黑，不寫的清清楚楚嘛，你有啥可委屈的。而且你這個傢伙就是表面看起來老實，活是你乾的嗎？幹活的不都是小老弟ThreadPoolExecutor。來，我一個個給你數。

1. newFixedThreadPool

FixedThreadPool,是一個固定大小的執行緒池。

看一下它的原始碼實現：

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

直接呼叫ThreadPoolExecutor的構造方法。

  • 核心執行緒數和最大執行緒數相同
  • 使用LinkedBlockingQueue作為任務佇列

FixedThreadPool的execute()執行示意圖：

FixedThreadPool

整體執行過程：

  • 當前執行執行緒少於corePoolSize，則建立新執行緒執行任務
  • 當前執行執行緒大於corePoolSize，將任務加入LinkedBlockingQueue
  • 執行緒池中執行緒執行完任務後，會迴圈從LinkedBlockingQueue中獲取任務執行

因為使用無界佇列LinkedBlockingQueue來儲存不能執行的任務，所以不會觸發拒絕服務策略，可能會導致OOM。

2. newSingleThreadExecutor

SingleThreadExecutor是使用單個執行緒工作的執行緒池。

實現原始碼如下：

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

直接呼叫ThreadPoolExecutor的構造方法。

  • 核心執行緒數和最大執行緒數都是1
  • 使用LinkedBlockingQueue作為任務佇列

SingleThreadExecutor的執行流程：

SingleThreadExecutor執行流程

  • 當前無執行執行緒，建立一個執行緒來執行任務
  • 當前有執行緒執行，將任務加入LinkedBlockingQueue
  • 執行緒執行完任務後，會迴圈從LinkedBlockingQueue中獲取任務來執行

這裡用了無界佇列LinkedBlockingQueue，同樣可能會導致OOM。

3. newCachedThreadPool

CachedThreadPool是一個會根據需要建立新執行緒的執行緒池。

實現原始碼：

    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

直接呼叫ThreadPoolExecutor的構造方法。

  • 核心執行緒數為0，最大執行緒數是非常大的一個數字Integer.MAX_VALUE
  • 使用沒有容量的SynchronousQueue作為工作佇列
  • keepAliveTime設定為60L，空閒執行緒空閒60秒之後就會被終止

CachedThreadPool的執行流程：

CachedThreadPool執行流程

  • 如果當前有空閒執行緒，使用空閒執行緒來執行任務
  • 如果沒有空閒執行緒，建立一個新執行緒來執行任務
  • 新建的執行緒執行完任務後，會執行poll（keepAliveTime，TimeUnit.NANOSECONDS）,在SynchronousQueue裡等待60s

這裡執行緒池的大小沒有限制，可能會無限建立執行緒，導致OOM。

4. newScheduledThreadPool

ScheduledThreadPool是一個具備排程功能的執行緒池。

實現原始碼：

    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

可以看到，這個執行緒池不太一樣，它呼叫的是ScheduledThreadPoolExecutor的構造方法。

    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }
  • 最大執行緒數是Integer.MAX_VALUE，無限大
  • 使用DelayedWorkQueue作為任務佇列

ScheduledThreadPoolExecutor執行任務的流程：

ScheduledThreadPool執行流程

主要分為兩大部分：

  1. 呼叫scheduleAtFixedRate()/scheduleWithFixedDelay()方法，會向DelayQueue新增一個ScheduledFutureTask。
  2. 執行緒池的執行緒從DelayQueue中獲取ScheduledFutureTask，然後執行任務。

它同樣可以無限建立執行緒，所以也存在OOM的風險。

為了實現週期性執行任務，ScheduledThreadPoolExecutor對ThreadPoolExecutor進行了一些改造[4]：

  • ScheduledFutureTask來作為排程任務的實現

    它主要包含了3個成員變數time(任務將要被執行的具體時間)、sequenceNumber（任務的序號）、period(任務執行的間隔週期)

  • 使用DelayQueue作為任務佇列

    DelayQueue封裝了了一個PriorityQueue，會對對佇列中的ScheduledFutureTask進行排序，排序的優先順序time>sequenceNumber。

ScheduledThreadPoolExecutor執行流程

ScheduledThreadPoolExecutor的任務執行主要分為4步：

  1. 執行緒池裡的執行緒1從DelayQueue中獲取已到期的ScheduledFutureTask（DelayQueue.take()）
  2. 執行緒1執行這個ScheduledFutureTask
  3. 執行緒1修改ScheduledFutureTask的time變數為下次將要被執行的時間。
  4. 執行緒1把這個修改time之後的ScheduledFutureTask放回DelayQueue中（DelayQueue.add()）

Excutors自述：這，這……工具類出的問題不叫bug。雖然我偷懶不幹活，還可能會OOM，但我還是一個好工具類，嗚嗚……

作者：是啊，其實Excutors有什麼錯呢？它只是一個沒得感情的工具類，有錯的只是不恰當地用它的人。所以，知其然且知其所以然，搞懂原理，靈活應用。我們應該像一個士兵一樣，不只是會扣動扳機，還會拆解保養槍械。

我是三分惡，一個號稱能文能武的全棧開發。

點贊、關注不迷路，我們們下期見！


參考：

[1]. 《Java併發程式設計的藝術》

[2]. 講真 這次絕對讓你輕鬆學習執行緒池

[3]. 小傅哥 《Java面經手冊》

[4]. 《Java併發程式設計之美》

[5]. 阿里巴巴《Java開發手冊》

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