好久不發文章了，難道是因為忙，其實是因為懶。這是一篇關於線程池使用和基本原理的科普水文，如果你經常用到線程池，不知道你的用法標準不標準，是否有隱藏的 OOM 風險。不經常用線程池的同學，還有對幾種線程的使用不甚瞭解的同學可以讀一下此文。 為什麼要使用線程池 雖然大家應該都已經很清楚了，但還是說一下。 ...
好久不發文章了，難道是因為忙，其實是因為懶。這是一篇關於線程池使用和基本原理的科普水文，如果你經常用到線程池，不知道你的用法標準不標準，是否有隱藏的 OOM 風險。不經常用線程池的同學，還有對幾種線程的使用不甚瞭解的同學可以讀一下此文。
為什麼要使用線程池
雖然大家應該都已經很清楚了，但還是說一下。其實歸根結底最主要的一個原因就是為了提高性能。
線程池和資料庫連接池是同樣的道理，資料庫連接池是為了減少連接建立和釋放帶來的性能開銷。而線程池則是為了減少線程建立和銷毀帶來的性能消耗。
以 web 項目為例，有以下兩種情況：
1、每次過來一個請求，都要在服務端創建一個新線程來處理請求，請求處理完成銷毀線程；
2、每次過來一個請求，服務端線上程池中直接拿過一個空閑的線程來處理這個請求，處理完成後還給線程池；
答案是肯定的，肯定是第二種使用線程池的方式性能更好。
除了性能這個最重要的原因外，線程池的使用可以幫助我們更合理的使用系統資源。還是以 web 項目為例，如果我們在服務端不使用線程池，而是無節制的來一個請求創建一個線程，系統資源將會很快被耗盡。而使用線程池的話，則可以防止這種情況發生，當然這要建立在正確合理的使用線程池的基礎上，要固定線程的最大數以及等待隊列的大小。
幾種線程池的使用和原理
線程池固然好用，但是要建立在正確的使用方式的基礎上，如果使用方式不當，同樣會出現問題。接下來就介紹一下幾種線程池的使用。
在大名鼎鼎的 J.U.C 包下已經提供了 Executors 類，它已經封裝實現了四種創建線程池的方式，它暴露出幾個簡單的方法供開發者調用。最終都是通過 new ThreadPoolExecutor() ExecutorService 實例，從而得到我們想要的線程池類型。這樣做其實有利有弊，好的是我們不用關心那麼多參數，只需要簡單的指定一兩個參數就可以；不好的是，這樣一來又屏蔽了很多細節，如果有些參數使用預設的，而開發者又不瞭解原理的情況下，可能會造成 OOM 等問題。
很多公司都不建議或者強制不允許直接使用 Executors 類提供的方法來創建線程池，例如阿裡巴巴Java開發手冊里就明確不允許這樣創建線程池，一定要通過 ThreadPoolExecutor(xx,xx,xx...) 來明確線程池的運行規則，指定更合理的參數。
先來看一下 ThreadPoolExecutor 的幾個參數和它們的意義，先來看一下它最完整參數的重載。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)一共有 7 個參數。
corePoolSize
核心線程數，當有任務進來的時候，如果當前線程數還未達到 corePoolSize 個數，則創建核心線程，核心線程有幾個特點：
1、當線程數未達到核心線程最大值的時候，新任務進來，即使有空閑線程，也不會復用，仍然新建核心線程；
2、核心線程一般不會被銷毀，即使是空閑的狀態，但是如果通過方法 allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 設置為 true 時，超時也同樣會被銷毀；
3、生產環境首次初始化的時候，可以調用 prestartCoreThread() 方法來預先創建所有核心線程，避免第一次調用緩慢；
maximumPoolSize
除了有核心線程外，有些策略是當核心線程完全無空閑的時候，還會創建一些臨時的線程來處理任務，maximumPoolSize 就是核心線程 + 臨時線程的最大上限。臨時線程有一個超時機制，超過了設置的空閑時間沒有事兒乾，就會被銷毀。
keepAliveTime
這個就是上面兩個參數里所提到的超時時間，也就是線程的最大空閑時間，預設用於非核心線程，通過 allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 方法設置後，也會用於核心線程。
unit
這個參數配合上面的 keepAliveTime ，指定超時的時間單位，秒、分、時等。
workQueue
等待執行的任務隊列，如果核心線程沒有空閑的了，新來的任務就會被放到這個等待隊列中。這個參數其實一定程度上決定了線程池的運行策略，為什麼這麼說呢，因為隊列分為有界隊列和無界隊列。
有界隊列：隊列的長度有上限，當核心線程滿載的時候，新任務進來進入隊列，當達到上限，有沒有核心線程去即時取走處理，這個時候，就會創建臨時線程。（警惕臨時線程無限增加的風險）
無界隊列：隊列沒有上限的，當沒有核心線程空閑的時候，新來的任務可以無止境的向隊列中添加，而永遠也不會創建臨時線程。（警惕任務隊列無限堆積的風險）
threadFactory
它是一個介面，用於實現生成線程的方式、定義線程名格式、是否後臺執行等等，可以用 Executors.defaultThreadFactory() 預設的實現即可，也可以用 Guava 等三方庫提供的方法實現，如果有特殊要求的話可以自己定義。它最重要的地方應該就是定義線程名稱的格式，便於排查問題了吧。
handler
當沒有空閑的線程處理任務，並且等待隊列已滿（當然這隻對有界隊列有效），再有新任務進來的話，就要做一些取捨了，而這個參數就是指定取捨策略的，有下麵四種策略可以選擇：
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：直接拋出異常，這是預設策略；
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：直接丟棄任務，但是不拋出異常。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然後將新來的任務加入等待隊列
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由線程池所在的線程處理該任務，比如在 main 函數中創建線程池，如果執行此策略，將有 main 線程來執行該任務雖然並不提倡用 Executors 中的方法來創建線程池，但還是用他們來講一下幾種線程池的原理。
1、newFixedThreadPool
它有兩個重載方法，代碼如下：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
threadFactory);
}
建立一個線程數量固定的線程池，規定的最大線程數量，超過這個數量之後進來的任務，會放到等待隊列中，如果有空閑線程，則在等待隊列中獲取，遵循先進先出原則。
創建固定線程數量線程池， corePoolSize 和 maximumPoolSize 要一致，即核心線程數和最大線程數（核心+非核心線程）一致，Executors 預設使用的是 LinkedBlockingQueue 作為等待隊列，這是一個無界隊列，這也是使用它的風險所在，除非你能保證提交的任務不會無節制的增長，否則不要使用無界隊列，這樣有可能造成等待隊列無限增加，造成 OOM。
正確的創建固定線程數線程池的做法是
private static ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("fengzheng" + "-%d").setDaemon(true).build();
public static ExecutorService createFixedThreadPool() {
int poolSize = 5;
int queueSize = 10;
ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(poolSize, poolSize, 0L, TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue<Runnable>(queueSize), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
return executorService;
}上面代碼是創建一個 5 個線程的固定數量線程池，這裡線程存活時間沒有作用，所以設置為 0，使用了 ArrayBlockingQueue 作為等待隊列，設置長度為 10 ，最多允許10個等待任務，超過的任務會執行預設的 AbortPolicy 策略，也就是直接拋異常。ThreadFactory 使用了 Guava 庫提供的方法，定義了線程名稱，方便之後排查問題。
2、newSingleThreadExecutor
建立一個只有一個線程的線程池，如果有超過一個任務進來，只有一個可以執行，其餘的都會放到等待隊列中，如果有空閑線程，則在等待隊列中獲取，遵循先進先出原則。使用 LinkedBlockingQueue 作為等待隊列。
這個方法同樣存在等待隊列無限長的問題，容易造成 OOM，所以正確的創建方式參考上面固定數量線程池創建的方式，只是把 poolSize 設置為 1 。
3、newCachedThreadPool
緩存型線程池，在核心線程達到最大值之前，有任務進來就會創建新的核心線程，並加入核心線程池，即時有空閑的線程，也不會復用。達到最大核心線程數後，新任務進來，如果有空閑線程，則直接拿來使用，如果沒有空閑線程，則新建臨時線程。並且線程的允許空閑時間都很短，如果超過空閑時間沒有活動，則銷毀臨時線程。關鍵點就在於它使用 SynchronousQueue 作為等待隊列，它不會保留任務，新任務進來後，直接創建臨時線程處理，這樣一來，也就容易造成無限制的創建線程，造成 OOM。
正確的創建緩存型線程池的做法是
private static ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("fengzheng" + "-%d").setDaemon(true).build();
public static ExecutorService createCacheThreadPool(){
int coreSize = 10;
int maxSize = 20;
return new ThreadPoolExecutor(coreSize, maxSize, 10L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>(), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
}4、newScheduledThreadPool
計劃型線程池，可以設置固定時間的延時或者定期執行任務，同樣是看線程池中有沒有空閑線程，如果有，直接拿來使用，如果沒有，則新建線程加入池。使用的是 DelayedWorkQueue 作為等待隊列，這中類型的隊列會保證只有到了指定的延時時間，才會執行任務。
正確的創建緩存型線程池的做法是
private static ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("fengzheng" + "-%d").setDaemon(true).build();
private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Task task = new Task();
ScheduledExecutorService executorService = new ScheduledThreadPoolExecutor(2, threadFactory);
executorService.scheduleAtFixedRate(task,0L,5L, TimeUnit.SECONDS);
latch.await();
}
static class Task implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "executing");
}
}最後，各位同學不妨到我的公眾號里互動一下 : 古時的風箏 ，進入公眾號可以加入交流群
