线程池种类以及参数设置问题

2023-05-16

JDK1.5中引入了强大的concurrent包，线程池的实现ThreadPoolExcutor。

线程池种类

通常开发者都是利用Executors提供的通用线程池创建方法，去创建不同配置的线程池，主要区别在于ExecutorService类型或者不同的初始参数。

Executors目前提供了五种不同的线程池创建配置：

newCachedThreadPool()，它是一种用来处理大量短时间工作任务的线程池，具有几个鲜明特点：它会试图缓存线程并重用，当无缓存线程可用时，就会创建新的工作线程；如果线程闲置的时间超过60秒，则被终止并移出缓存；长时间闲置时，这种线程池并不会消耗什么资源，其内部使用SynchronousQueue作为工作队列；
newFixedThreadPool()，创建固定大小的线程池，背后使用的是无界的工作队列，任何时候最多有nThreads个工作线程是活动的。这意味着，如果任务数量超过了活动队列数目，将在工作队列中等待空闲线程出现；如果有工作线程退出，将会有新的工作线程被创建，以补足指定的数目nThreads。
newSingleThreadExcuteor(),它的特点在于工作线程数目被限制为1，操作一个无界的工作队列，所以保证了所有任务都是被顺序执行的，最多只会有一个任务处于活动状态，并且不允许使用者改动线程池实例，因此可以避免其改变线程数目。
newSingleThreadScheduledExcutor()和newScheduleThreadPool(int corePoolSize),创建的是个ScheduledExcutorService，可以进行定时或周期性的工作调度，区别在于单一工作线程还是多个工作线程。
newWorkStealingPool(int parallelism)，这是一个经常被人忽略的线程池，Java 8才加入这个创建方法，其内部会构建ForkJoinPool,利用Work-Stealing算法，并行地处理任务，不保证处理顺序。

阻塞队列（runnableTaskQueue）

ArrayBlockingQueue:一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按照先进先出原则对元素进行排序；
LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列，按照先进先出对元素进行排序。吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Excutors.newFixedThreadPool()使用了这个队列；
SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态。吞吐量要高于LinkedBlockingQueue。静态工厂方法Excutors.newCachedThreadPool()使用了这个队列；
PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无界阻塞队列。

系统负载

参数的设置跟系统的负载有直接的关系，系统负载相关参数：

tasks，每秒需要处理的最大任务数
tasktime，处理每个任务所需要的时间
responsetime，系统允许任务最大的响应时间，比如每个任务的响应时间不得超过2秒

ThreadPoolExcutor类可设置的参数有：

1.corePoolSize：

核心线程数，核心线程会一直存活，即使没有任务需要处理。当线程数小于核心线程数时，即使现有的线程空闲，线程池也会优先创建新线程来处理任务，而不是直接交给现有的线程处理；

核心线程在allowCoreThreadTimeout被设置为true时会超时退出，默认情况下不会退出。

每个任务需要tasktime秒处理，则每个线程每秒可以处理1/tasktime个任务。系统每秒有tasks个任务，所以需要的线程数为tasks/(1/tasktime)，即tasks*tasktime个线程数。

假设系统每秒任务数为100-1000，每个任务耗时0.1秒，那么需要10-100个线程，核心线程数应设置为大于10，具体数字最好根据8020原则，即80%情况下系统每秒任务数，若系统80%情况下每秒任务数小于200，最多时为1000，那么可以设置为20。

2.maxPoolSize:

当线程数大于或等于核心线程，且任务队列已满时，线程池会创建新的线程，直到线程数量达到maxPoolSize。如果线程数等于最大线程数，则已经超出线程池的处理能力，线程池会拒绝处理任务而抛出异常。

当系统负载达到最大值的时候，核心线程数已经无法按时处理完所有任务，这时候就需要增加线程。每秒200个任务需要20个线程，当每秒达到1000个任务的时候，需要（1000-queueCapacity）*（20/200）=60个线程，可以将最大线程数设置为60。

3.keepAliveTime：

当线程空闲时间达到keepAliveTime，该线程会退出，直到线程数量达到corePoolSize。如果allowCoreThreadTimeout被设置为true，则所有线程均会退出直到线程数量为0.

4.allowCoreThreadTimeout：

是否允许核心线程空闲退出。

5.queueCapacity：

任务队列容量。从maxPoolSize的描述上可以看出，任务队列的容量会影响到线程的变化，因此任务队列的长度也需要恰当的设置。

任务队列的长度要根据核心线程数，以及系统对任务响应时间的要求有关。队列长度可以设置为：

(corePoolSize/tasktime)*responsetime:20/0.1*2=400,即队列长度可以设置为400。

队列长度设置过大，会导致任务响应时间过长，切忌以下写法：

LinkedBlockingQueue queue=new LinkedBlockingQueue();

这实际上是将队列长度设置为Integer.MAX_VALUE，将会导致线程数量永远为corePoolSize，再也不会增加，当任务数量陡增时，任务响应时间也随之陡增。

6.RejectedExcutionHandler：饱和策略

当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须对新提交的任务采用一种特殊的策略来进行处理。这个策略默认配置是AbortPolicy，表示无法处理新的任务而抛出异常。JAVA提供了4中策略：

AbortPolicy：直接抛出异常
CallerRunsPolicy：只用调用所在的线程运行任务
DiscardOledestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务
DiscardPolicy：不处理，丢弃掉

以上关于线程数量的计算并没有考虑CPU的情况。若结合CPU的情况，比如，当线程数量达到50时，CPU达到100%，则将maxPoolSize设置为60也不合适，此时若系统负载长时间维持在每秒1000个任务，则超出线程池处理能力，应设法降低每个任务的处理时间（tasktime）。

参考：https://blog.csdn.net/zhouhl_cn/article/details/7392607

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