在Spring Boot中使用Java线程池ExecutorService

Joe.Ye • 2023-03-27 • Spring Boot

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)

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
        Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         threadFactory, defaultHandler);
}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), handler);
}
// 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

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

executorService.shutdown();

submit(Runnable)

submit(Runnable)和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：

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)和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：

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。

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(…)与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。

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

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

在@Service中注入ExecutorService即可使用

@Autowired
private ExecutorService executorService;

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

版权声明：
作者：Joe.Ye
链接：https://www.appblog.cn/index.php/2023/03/27/using-java-thread-pool-executorservice-in-spring-boot/
来源：APP全栈技术分享
文章版权归作者所有，未经允许请勿转载。

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