java中四种线程池及poolSize、corePoolSize、maximumPoolSize

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ThreadPoolExecutor重要参数

ThreadPoolExecutor有几个重要的成员变量:keepAliveTimeallowCoreThreadTimeOutpoolSizecorePoolSizemaximumPoolSize。下面分别介绍一下:

  • corePoolSize:线程池的基本大小。下面会解释什么是基本大小。

  • maximumPoolSize:线程池中允许的最大线程数。

    注意还有一个largestPoolSize,记录了曾经出现的最大线程个数。因为setMaximumPoolSize()可以改变最大线程数。

  • poolSize:线程池中当前线程的数量。

  • allowCoreThreadTimeOut:是否允许核心线程超时退出。

    如果该值为false,且poolSize<=corePoolSize,线程池都会保证这些核心线程处于存活状态,不会超时退出。

    如果为true,则不论poolSize的大小,都允许超时退出。

    如果poolSize>corePoolSize,则该参数不论true还是false,都允许超时退出。

    相关判断如下:

    (poolSize > corePoolSize || allowCoreThreadTimeOut)
    
  • keepAliveTime: 如果一个线程处在空闲状态的时间超过了该属性值,就会因为超时而退出。是否允许超时退出则取决于上面的逻辑。

poolSize、corePoolSize、maximumPoolSize

那么poolSizecorePoolSizemaximumPoolSize三者的关系是如何的呢?

当新提交一个任务时:

  1. 如果poolSize<corePoolSize,新增加一个线程处理新的任务。
  2. 如果poolSize=corePoolSize,新任务会被放入阻塞队列等待。
  3. 如果阻塞队列的容量达到上限,且这时poolSize<maximumPoolSize,新增线程来处理任务。
  4. 如果阻塞队列满了,且poolSize=maximumPoolSize,那么线程池已经达到极限,会根据饱和策略RejectedExecutionHandler拒绝新的任务。

所以通过上面的描述可知corePoolSize<=maximumPoolSizepoolSize<=maximumPoolSize;而poolSizecorePoolSize无法比较,poolSize是有可能比corePoolSize大的。

四种线程池

Executors提供四种线程池:

  • newCachedThreadPool :缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。
  • newFixedThreadPool : 定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。
  • newScheduledThreadPool : 计划线程池,支持定时及周期性任务执行。
  • newSingleThreadExecutor :单线程线程池,用唯一的线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

那么corePoolSize、maximumPoolSize在上面四种线程池中如何设定的?

通过几个newXXX函数的源码就可以知道,源码如下:

newFixedThreadPool

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

定长线程池的corePoolSizemaximumPoolSize相同。都是设定值。

newCachedThreadPool

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

缓存线程池corePoolSize为0,maximumPoolSize则是int最大值。

newSingleThreadExecutor

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

单线程线程池corePoolSizemaximumPoolSize都是1。

newScheduledThreadPool

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

计划线程池用的是ThreadPoolExecutor的一个子类,可以看到corePoolSize是定义的,而maximumPoolSize则是int最大值。

注意这里的corePoolSizemaximumPoolSize不是最终的,因为可以通过setCorePoolSizesetMaximumPoolSize()改变。

阻塞队列

上面提到阻塞队列的饱和,那么这个饱和值是多少呢?

通过上面的代码可以看到

(1) 定长线程池和单线程线程都使用LinkedBlockingQueue,而LinkedBlockingQueue默认的大小是int的最大值,如下:

public LinkedBlockingQueue() {
    this(Integer.MAX_VALUE);
}

(2)计划线程池使用的是DelayedWordQueue,它默认大小是16,但是可以动态增长,最大值则是int的最大值,如下:

private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
private RunnableScheduledFuture<?>[] queue =
    new RunnableScheduledFuture<?>[INITIAL_CAPACITY];
private void grow() {
    int oldCapacity = queue.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // grow 50%
    if (newCapacity < 0) // overflow
        newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
    queue = Arrays.copyOf(queue, newCapacity);
}

(3)缓存线程池使用的则是SynchronousQueue,这个比较特殊没有所谓的饱和值,而且前面也看到了缓存线程池的corePoolSize默认是0。所以它新建一个线程与 SynchronousQueue的机制有关, 这里不展开说了,有兴趣的可以研究一下这个类。