在Spring Boot中使用Java线程池ExecutorService

认识Java线程池

在什么情况下使用线程池?

  • 单个任务处理的时间比较短
  • 需处理的任务的数量大

使用线程池的好处

  • 减少在创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销
  • 如不使用线程池,有可能造成系统创建大量线程而导致消耗完系统内存

线程池包括以下四个基本组成部分

  • 线程池管理器(ThreadPool):用于创建并管理线程池,包括创建线程池,销毁线程池,添加新任务
  • 工作线程(PoolWorker):线程池中线程,在没有任务时处于等待状态,可以循环的执行任务
  • 任务接口(Task):每个任务必须实现的接口,以供工作线程调度任务的执行,它主要规定了任务的入口,任务执行完后的收尾工作,任务的执行状态等
  • 任务队列(taskQueue):用于存放没有处理的任务,提供一种缓冲机制

线程池的核心参数

ThreadPoolExecutor有四个构造方法,前三个都是调用最后一个(最后一个参数最全)

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public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
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public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
threadFactory, defaultHandler);
}
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public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
RejectedExecutionHandler handler) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), handler);
}
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// 都调用它
public ThreadPoolExecutor(// 核心线程数
int corePoolSize,
// 最大线程数
int maximumPoolSize,
// 闲置线程存活时间
long keepAliveTime,
// 时间单位
TimeUnit unit,
// 线程队列
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
// 线程工厂
ThreadFactory threadFactory,
// 队列已满,而且当前线程数已经超过最大线程数时的异常处理策略
RejectedExecutionHandler handler) {
if (corePoolSize < 0 ||
maximumPoolSize <= 0 ||
maximumPoolSize < corePoolSize ||
keepAliveTime < 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
throw new NullPointerException();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}

(1)corePoolSize:核心线程数

  • 核心线程会一直存活,即使没有任务需要执行
  • 当线程数小于核心线程数时,即使有线程空闲,线程池也会优先创建新线程处理
  • 设置allowCoreThreadTimeout=true(默认false)时,核心线程会超时关闭

(2)maxPoolSize:最大线程数

  • 当线程数>=corePoolSize,且任务队列已满时,线程池会创建新线程来处理任务
  • 当线程数=maxPoolSize,且任务队列已满时,线程池会拒绝处理任务而抛出异常

(3)keepAliveTime:线程空闲时间

  • 当线程空闲时间达到keepAliveTime时,线程会退出,直到线程数量=corePoolSize
  • 如果allowCoreThreadTimeout=true,则会直到线程数量=0

(4)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;
  • LinkedBlockingQueue;
  • SynchronousQueue;

(5)threadFactory:线程工厂,主要用来创建线程;

(6)rejectedExecutionHandler:任务拒绝处理器,两种情况会拒绝处理任务:

  • 当线程数已经达到maxPoolSize,切队列已满,会拒绝新任务
  • 当线程池被调用shutdown()后,会等待线程池里的任务执行完毕,再shutdown。如果在调用shutdown()和线程池真正shutdown之间提交任务,会拒绝新任务

(7)当拒绝处理任务时线程池会调用rejectedExecutionHandler来处理这个任务。如果没有设置默认是AbortPolicy,会抛出异常。ThreadPoolExecutor类有几个内部实现类来处理这类情况:

  • AbortPolicy 丢弃任务,抛运行时异常
  • CallerRunsPolicy 执行任务
  • DiscardPolicy 忽视,什么都不会发生
  • DiscardOldestPolicy 从队列中踢出最先进入队列(最后一个执行)的任务
  • 实现RejectedExecutionHandler接口,可自定义处理器

Java线程池 ExecutorService

  • Executors.newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。
  • Executors.newFixedThreadPool 创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。
  • Executors.newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。
  • Executors.newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

备注:Executors只是一个工厂类,它所有的方法返回的都是ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor这两个类的实例。

ExecutorService有如下几个执行方法

  • executorService.execute(Runnable)这个方法接收一个Runnable实例,并且异步的执行
  • executorService.submit(Runnable)
  • executorService.submit(Callable)
  • executorService.invokeAny(…)
  • executorService.invokeAll(…)

execute(Runnable)

这个方法接收一个Runnable实例,并且异步的执行

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executorService.execute(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("Asynchronous task");
}
});

executorService.shutdown();

submit(Runnable)

submit(Runnable)execute(Runnable)区别是前者可以返回一个Future对象,通过返回的Future对象,我们可以检查提交的任务是否执行完毕,请看下面执行的例子:

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Future future = executorService.submit(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("Asynchronous task");
}
});

future.get(); //returns null if the task has finished correctly.

submit(Callable)

submit(Callable)submit(Runnable)类似,也会返回一个Future对象,但是除此之外,submit(Callable)接收的是一个Callable的实现,Callable接口中的call()方法有一个返回值,可以返回任务的执行结果,而Runnable接口中的run()方法是void的,没有返回值。请看下面实例:

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Future future = executorService.submit(new Callable() {
public Object call() throws Exception {
System.out.println("Asynchronous Callable");
return "Callable Result";
}
});

System.out.println("future.get() = " + future.get());

如果任务执行完成,future.get()方法会返回Callable任务的执行结果。注意,future.get()方法会产生阻塞。

invokeAny(…)

invokeAny(…)方法接收的是一个Callable的集合,执行这个方法不会返回Future,但是会返回所有Callable任务中其中一个任务的执行结果。这个方法也无法保证返回的是哪个任务的执行结果,反正是其中的某一个。

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ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();

Set<Callable<String>> callables = new HashSet<Callable<String>>();

callables.add(new Callable<String>() {
public String call() throws Exception {
return "Task 1";
}
});
callables.add(new Callable<String>() {
public String call() throws Exception {
return "Task 2";
}
});
callables.add(new Callable<String>() {
public String call() throws Exception {
return "Task 3";
}
});

String result = executorService.invokeAny(callables);
System.out.println("result = " + result);
executorService.shutdown();

invokeAll(…)

invokeAll(…)invokeAny(…)类似也是接收一个Callable集合,但是前者执行之后会返回一个Future的List,其中对应着每个Callable任务执行后的Future对象。

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List<Future<String>> futures = executorService.invokeAll(callables);

for(Future<String> future : futures){
System.out.println("future.get = " + future.get());
}

executorService.shutdown();

在SpringBoot中使用Java线程池ExecutorService

SpringBoot 的使用配置

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import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
* 数据收集配置,主要作用在于Spring启动时自动加载一个ExecutorService对象
*/
@Configuration
public class ThreadPoolConfig {

@Bean
public ExecutorService getThreadPool(){
return Executors.newFixedThreadPool();
}
}

使用

@Service中注入ExecutorService即可使用

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@Autowired
private ExecutorService executorService;

public void test() {
executorService.execute(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("Asynchronous task");
}
});
}

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