JAVA线程池ThreadPoolExecutor的分析和使用(新手踩坑和推荐方案)

一、Java中的ThreadPoolExecutor类

java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor类是线程池中最核心的一个类，因此如果要透彻地了解Java中的线程池，必须先了解这个类。下面我们来看一下ThreadPoolExecutor类的具体实现源码。
在ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造方法：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    .....
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
        BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
    ...
}

从上面的代码可以得知，ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService类，并提供了四个构造器，事实上，通过观察每个构造器的源码具体实现，发现前面三个构造器都是调用的第四个构造器进行的初始化工作。
下面解释下一下构造器中各个参数的含义：
corePoolSize：核心池的大小，这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中；
maximumPoolSize：线程池最大线程数，这个参数也是一个非常重要的参数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；
keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0；
unit：参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性。
workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，这个参数的选择也很重要，会对线程池的运行过程产生重大影响，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：
    ArrayBlockingQueue  有界队列。当使用有限的maximumPoolSizes时，有界队列有助于防止资源耗尽，但是可能较难调整和控制。队列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型队列和小型池可以最大限度的降低CPU使用率、操作系统资源和上下文切换开销，但是可能导致人工降低吞吐量。如果任务频繁阻塞，则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间，使用小型队列通常要求较大的池大小，CPU使用率较高，但是可能遇到不可接受的调度开销，这样可会降低吞吐量。
    LinkedBlockingQueue  无界队列。使用无界队列将导致在所有corePoolSize线程都忙时新任务在队列中等待。这样，创建的线程就不会超过corePoolSize（因此，maximumPoolSize的值也就无效了）。
    SynchronousQueue  直接提交。它将任务直接提交给线程而不保持它们。在此，如果不存在可用于立即运行任务的线程，则试图把任务加入队列将失败，因此会构造一个新的线程。此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求集时出现锁。直接提交通常要求无界maximumPoolSizes以避免拒绝新提交的任务。当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增加的可能性。

threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程；

handler：表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值：

    ThreadPoolExecutor.AbortPolicy  默认策略，新任务提交时直接抛出未检查的异常RejectedExecutionException，该异常可由调用者捕获。

    ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy  新提交的任务被抛弃但不抛出异常

    ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy  丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）

    ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy  为调节机制，既不抛弃任务也不抛出异常，而是将某些任务回退到调用者。不会在线程池的线程中执行新的任务，而是在调用exector的线程中运行新的任务。

二、ThreadPoolExecutor的坑
    1)  ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
    一般人会以为如果请求的任务超过3个时，就会自动创建6个线程来执行，其实此线程池最多只会产生3个线程，为什么？
    当前线程数优先与corePoolSize 比较，大于corePoolSize ，则与workQueue容量(capacity)比较，但此处LinkedBlockingQueue默认构造器的capacity值为Integer.MAX_VALUE，你产生的任务数永远不会超过capacity值，那么新任务会一直加入workQueue，而不会创建新的线程，所以你会看到线程池里的线程数永远为3，而不是你期望的6。

三、使用建议

    1) 服务器有超大内存，想节省CPU(线程池核心作务数为3，新任务无限加入workQueue，但是内存会一直暴涨，线程池中线程数永远控制在3个以节省CPU)
        this.threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());

    2) 服务器CPU资源丰富(线程池核心作务数为10，workQueue缓存的任务控制在20，超过20线程池就会创建新线程最多到100个，但是CPU使用率会暴涨。注：如果线程数量达到100，则新安排的任务根据策略CallerRunsPolicy则会在调用者线程中同步执行)
        this.threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(10, 100, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(20));
        this.threadPoolExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

    3) 均衡方案--推荐(线程池核心作务数为3，workQueue缓存的任务控制在20，超过20线程池就会创建新线程最多到6个，如果线程数量达到6，则新安排的任务根据策略CallerRunsPolicy则会在调用者线程中同步执行)
        this.threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(20));
        this.threadPoolExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());