四种线程池的解析

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首先我们先看一下获取四种线程池的代码:

    ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
    ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
    ExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(10);
    ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();

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可以发现这四种线程池都是由Executors类生成的。依次点开四个方法的内部实现发现,它们最终调用的都是同一个ThreadPoolExecutor()的构造器,而区别在于构造器的参数不同。我们来看下ThreadPoolExecutor的参数列表:

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
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正是由于这几个参数的不同导致了四种线程池的工作机制不同。参考源码对于参数的注释,我们列出参数的含义。

  • corePoolSize:核心线程数量,常驻在线程池中的线程,即使它们是空闲的,也不会销毁,除非设置allowCoreThreadTimeOut的值。
  • maximumPoolSize:线程池最大线程数量
  • keepAliveTime:超过核心数量的额外线程也就是非核心线程,在空闲指定的最大时间后被销毁。(假设时间为5s,核心线程数为2,当前线程为4,则超过核心线程数的其余两个线程在空闲5秒后会被销毁。)
  • unit:时间单位
  • workQueue:等待队列
  • threadFactory:生成线程的工厂
  • handler:当等待队列容量满以及线程池数量达到最大时,如何处理新的任务。
    • AbortPolicy(默认):直接抛出异常
    • CallerRunsPolicy:交给调用者所在线程执行。(假设当前调用者线程是Main,那么就交给Main处理)
    • DiscardOldestPolicy:丢弃最久未处理的任务,再执行当前任务。(最久未处理的,在队列中其实就是队列头节点,查看源码的确调用是poll()方法)
    • DiscardPolicy:丢掉该任务,并且不抛异常。

线程池的工作机制:

当持续往线程池添加任务,
当前线程数量小于核心线程数量的时候,新增线程。
当前线程数量达到核心线程数量的时候,将任务放入等待队列。
当等待队列满的时候,继续创建新线程。
当线程池数量达到最大并且等待队列也满的时候,采取拒绝服务策略。

接下来我们就根据参数来分析不同的线程池:

FixedThreadPool

 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
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我们可以看到corePoolSize核心线程数量和maximumPoolSize最大线程数量是一致的,并且keepAliveTime为0。workQueue是LinkedBlockingQueue,这是一个链表阻塞队列。可以得出结论:该线程池是一个固定数量的线程池,并且有一个无界的等待队列。我们可以推导出该线程池适合处理任务量平稳的场景。例如平均一秒接收10个任务,接收任务量曲线不会很陡峭。

适合场景:适合少量的大任务(大任务处理慢,如果线程数量多的话,反而在切换线程上下文时损耗,所以控制线程在一定的数量)。

CachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
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我们可以看到corePoolSize核心线程池为0,代表该线程没有核心线程池,意味着线程都是可被回收销毁的,线程池中有时会是空的。并且maximumPoolSize是int最大值,相当于代表该线程池可以无限创建线程。keepAliveTime为60,代表空闲60秒回收线程。workQueue是SynchronousQueue,该同步队列是一个没有容量队列,即一个任务到来后,要等待线程来消费,才能再继续添加任务。我们推导出该线程池适合处理平时没什么任务量,但有时任务量瞬间剧增的场景。

适合场景:大量的小任务(每个任务处理快,不会频繁出现线程处理一半时,切换其他线程)。

ScheduledThreadPool

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }
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我们可以看到该线程池参数最大的区别在于workQueue是DelayedWorkQueue。该队列是一个按延迟时间从小到大排序的堆。并且当队列头节点的延迟时间小于0的时候返回该节点。所以该线程池可以指定一个时间进行定时任务。也可以通过添加任务时递增延迟时间,来进行周期任务。

适合场景:定时任务或者周期任务。

SingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
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我们可以看到该线程池的corePoolSize核心线程数量和maximumPoolSize最大线程数量都是1,代表该线程有且只有一个固定的线程,既然是单线程,所以该线程池实现的是串行操作,没有并发效果。workQueue是LinkedBlockingQueue,这是一个链表阻塞队列。所以该线程池适合执行串行执行队列中的任务。

适合场景:按顺序串行处理的任务。

可能读者会好奇keepAliveTime为0代表的含义? 是立即回收线程还是永不回收呢?

keepAliveTime参数注释明确指明只对非核心线程有用。 我们可以从ScheduledThreadPool的源码中推测,如果0代表是永不回收的话,那么ScheduledThreadPool一旦创建出非核心线程的话就不会回收了?这样是很不合理的。所以笔者认为0代表立即回收。

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }
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笔者水平有限,如有错误恳请评论指正。

转自我的个人博客 vc2x.com

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