Java多线程之线程池七个参数详解

ThreadPoolExecutor是JDK中的线程池实现，这个类实现了一个线程池需要的各个方法，它提供了任务提交、线程管理、监控等方法。

下面是ThreadPoolExecutor类的构造方法源码，其他创建线程池的方法最终都会导向这个构造方法，共有7个参数：corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、unit、workQueue、threadFactory、handler。

 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;
    }

这些参数都通过volatile修饰：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
    private volatile ThreadFactory threadFactory;
    private volatile RejectedExecutionHandler handler;
    private volatile long keepAliveTime;
    // 是否允许核心线程被回收
    private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
    private volatile int corePoolSize;
    private volatile int maximumPoolSize;
}

corePoolSize：核心线程数

线程池维护的最小线程数量，核心线程创建后不会被回收（注意：设置allowCoreThreadTimeout=true后，空闲的核心线程超过存活时间也会被回收）。

大于核心线程数的线程，在空闲时间超过keepAliveTime后会被回收。

线程池刚创建时，里面没有一个线程，当调用 execute() 方法添加一个任务时，如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，则马上创建新线程并运行这个任务。

maximumPoolSize：最大线程数

线程池允许创建的最大线程数量。

当添加一个任务时，核心线程数已满，线程池还没达到最大线程数，并且没有空闲线程，工作队列已满的情况下，创建一个新线程，然后从工作队列的头部取出一个任务交由新线程来处理，而将刚提交的任务放入工作队列尾部。

keepAliveTime：空闲线程存活时间

当一个可被回收的线程的空闲时间大于keepAliveTime，就会被回收。

可被回收的线程：

设置allowCoreThreadTimeout=true的核心线程。大于核心线程数的线程（非核心线程）。

unit：时间单位

keepAliveTime的时间单位：

TimeUnit.NANOSECONDS
TimeUnit.MICROSECONDS
TimeUnit.MILLISECONDS // 毫秒
TimeUnit.SECONDS
TimeUnit.MINUTES
TimeUnit.HOURS
TimeUnit.DAYS

workQueue：工作队列

新任务被提交后，会先添加到工作队列，任务调度时再从队列中取出任务。工作队列实现了BlockingQueue接口。

JDK默认的工作队列有五种：

1.ArrayBlockingQueue 数组型阻塞队列：数组结构，初始化时传入大小，有界，FIFO，使用一个重入锁，默认使用非公平锁，入队和出队共用一个锁，互斥。

2。LinkedBlockingQueue 链表型阻塞队列：链表结构，默认初始化大小为Integer.MAX_VALUE，有界（近似无解），FIFO，使用两个重入锁分别控制元素的入队和出队，用Condition进行线程间的唤醒和等待。

3.SynchronousQueue 同步队列：容量为0，添加任务必须等待取出任务，这个队列相当于通道，不存储元素。

4.PriorityBlockingQueue 优先阻塞队列：无界，默认采用元素自然顺序升序排列。

5.DelayQueue 延时队列：无界，元素有过期时间，过期的元素才能被取出。

threadFactory：线程工厂

创建线程的工厂，可以设定线程名、线程编号等。

默认线程工厂：

  /**
     * The default thread factory
     */
    static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
        private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
        private final ThreadGroup group;
        private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
        private final String namePrefix;

        DefaultThreadFactory() {
            SecurityManager s = System.getSecurityManager();
            group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                                  Thread.currentThread().getThreadGroup();
            namePrefix = "pool-" +
                          poolNumber.getAndIncrement() +
                         "-thread-";
        }

        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r,
                                  namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                  0);
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
    }

handler：拒绝策略

当线程池线程数已满，并且工作队列达到限制，新提交的任务使用拒绝策略处理。可以自定义拒绝策略，拒绝策略需要实现RejectedExecutionHandler接口。

JDK默认的拒绝策略有四种：

1.AbortPolicy：丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。

2.DiscardPolicy：丢弃任务，但是不抛出异常。可能导致无法发现系统的异常状态。

3.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新提交被拒绝的任务。

4.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务。

默认拒绝策略：

  /**
     * The default rejected execution handler
     */
    private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy();

    public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates an {@code AbortPolicy}.
         */
        public AbortPolicy() { }

        /**
         * Always throws RejectedExecutionException.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         * @throws RejectedExecutionException always
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
                                                 " rejected from " +
                                                 e.toString());
        }
    }

自定义线程池工具

import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * 线程池工厂工具
 *
 * @author 向振华
 * @date 2021/04/11 10:24
 */
public class ThreadPoolFactory {

    /**
     * 生成固定大小的线程池
     *
     * @param threadName 线程名称
     * @return 线程池
     */
    public static ExecutorService createFixedThreadPool(String threadName) {
        AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(0);
        return new ThreadPoolExecutor(
                // 核心线程数
                desiredThreadNum(),
                // 最大线程数
                desiredThreadNum() * 2,
                // 空闲线程存活时间
                60L,
                // 空闲线程存活时间单位
                TimeUnit.SECONDS,
                // 工作队列
                new ArrayBlockingQueue<>(1024),
                // 线程工厂
                new ThreadFactory() {
                    @Override
                    public Thread newThread(Runnable r) {
                        return new Thread(r, threadName + "-" + threadNumber.getAndIncrement());
                    }
                },
                // 拒绝策略
                new RejectedExecutionHandler() {
                    @Override
                    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
                        if (!executor.isShutdown()) {
                            try {
                                //尝试阻塞式加入任务队列
                                executor.getQueue().put(r);
                            } catch (Exception e) {
                                //保持线程的中断状态
                                Thread.currentThread().interrupt();
                            }
                        }
                    }
                });
    }

    /**
     * 理想的线程数，使用 2倍cpu核心数
     */
    public static int desiredThreadNum() {
        return Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2;
    }
}

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