为什么要禁止使用Executors创建线程池

为什么要禁止使用Executors创建线程池

doMore 890 2020-01-07

线程池的定义

管理一组工作线程，通过线程池复用线程。
有以下几点优点：

  • 减少资源创建 =>> 减少内存消耗，创建线程需要占用内存
  • 降低系统开销 =>> 创建线程需要时间，会延迟处理请求
  • 提高稳定性 =>> 避免无限创建线程引起的OutOfMemoryError(内存溢出、简称OOM)

Executors 创建线程的方式

根据返回的对象类型创建线程池可以分为三大类：

  • 创建返回 ThreadPoolExecutor 对象
  • 创建返回 ScheduleThreadExecutor 对象
  • 创建返回 ForkJoinPool 对象

ThreaPoolExecutor对象

在介绍Executors创建线程池方法前先介绍ThreadPoolExecutor，因为这些创建线程吃的静态方法都是返回ThreadPoolExecutor对象，和我们手动创建的区别就是不需要我们自己传入构造函数的参数。

ThreaPoolExecutor的构造函数总共有四个，但是最终调用的只有一个：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)

构造函数参数说明：

  • corePoolSize => 线程池核心线程数量
  • maximumPoolSize => 线程池最大数量
  • keepAliveTime => 空闲线程存活时间
  • unit => 时间单位
  • workQueue => 线程池所用的缓冲队列
  • threadFactory => 线程池创建线程使用的工厂
  • handler => 线程池对拒绝任务的处理策略

线程池执行任务逻辑和线程池的参数关系

线程池执行任务逻辑和线程池的参数关系.jpg

执行逻辑说明：

  • 判断核心线程数是否已满，核心线程数大小和corePoolSoze参数有关，未满则创建核心线程执行任务
  • 若核心线程已满。判断队列是否已满，队列是否已满和workQueue参数有关，若是未满则加入队列
  • 若队列已满，则判断线程池是否已满，线程池是否已满和maximumPoolSize参数有关，若未满创建线程执行任务
  • 若是线程池已满，则采用拒绝策略处理无法执行的任务，拒绝策略和handler参数有关。

Executors创建返回ThreadPoolExecutor对象

Executors创建返回ThreadPoolExecutor对象的方法共有三种：

  • Executors#newCachedThreadPool => 创建可缓存的线程池
  • Executors#newSingleThreadExecutor => 创建单线程的线程池
  • Executors#newFixedThreadPool => 创建固定长度的线程池

Executors#newCachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

CachedThreadPool是一个根据需要创建新线程的线程池

  • corePoolSize => 0
  • maximumPoolSize => Integer.MAX_VALUE，即认为最大线程数是无线的
  • keepAliveTime => 60L
  • unit => 秒（TimeUnit.SECONDS）
  • workQueue => SynchronousQueue
    当一个任务提交时，corePoolSize为0不创建核心线程，SynchronousQueue是一个不存储元素的队列，可以理解为队列永远是满的，因此最终会创建非核心线程来执行。对于非核心线程空闲60秒将被回收。

因为Integer.MAX_VALUE非常大，可以认为是可以无限创建线程的，在资源有限的情况下容易引起OOM异常

Executors#newSingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

SingleThreadExecutor是单线程线程池，只有一个核心线程

  • corePoolSize => 1，核心线程池的数量为1
  • maximumPoolSize => 1，只可以创建一个非核心线程
  • keepAliveTime => 0L
  • unit => 毫秒
  • workQueue => LinkedBlockingQueue
    当创建一个任务提交时，首先会创建一个核心线程来执行任务，如果任务超过核心线程数量，将会放入队列中，因为LinkedBlockingQueue是长度为Integer.MAX_VALUE的队列，可以认为是无界队列，因此往队列中可以插入无限多的任务，在资源有限的时候容易引起OOM异常。 同时因为无界队列，maxinumPoolSize和keepAliveTime参数将无效，压根就不会创建非核心线程。

Executors#newFixedThreadPool

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

FixedThreadPool是固定核心线程的线程池，固定核心线程数由用户传入

  • corePoolSize => 1，核心线程池的数量为1
  • maximumPoolSize => 1，只可以创建一个非核心线程
  • keepAliveTime => 0L
  • unit => 毫秒
  • workQueue => LinkedBlockingQueue
  • 它和SingleThreadExecutor类似，唯一的区别就是核心线程数不同，并且由于使用的是LinkedBlockingQueue，在资源有限的时候容易引起OOM异常

总结

FixedThreadPool和SingleThreadExecutor => 允许的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而引起OOM异常
CachedThreadPool => 允许创建的线程数为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而引起OOM异常

这就是为什么禁止使用Executors去创建线程池，而是推荐自己去创建ThreadPoolExecutor的原因

如何定义线程池参数

CPU密集型 => 线程池的大小推荐为CPU数量 + 1，CPU数量可以根据Runtime.availableProcessors方法获取

IO密集型 => CPU数量 * CPU利用率 * (1 + 线程等待时间/线程CPU时间)。

混合型 => 将任务分为CPU密集型和IO密集型，然后分别使用不同的线程池去处理，从而使每个线程池可以根据各自的工作负载来调整

阻塞队列 => 推荐使用有界队列，有界队列有助于避免资源耗尽的情况发生

拒绝策略 => 默认采用的是AbortPolicy拒绝策略，直接在程序中抛出RejectedExecutionException异常【因为是运行时异常，不强制catch】，这种处理方式不够优雅。

处理拒绝策略有以下几种比较推荐：

  • 在程序中捕获RejectedExecutionException异常，在捕获异常中对任务进行处理。针对默认拒绝策略
  • 使用CallerRunsPolicy拒绝策略，该策略会将任务交给调用execute的线程执行【一般为主线程】，此时主线程将在一段时间内不能提交任何任务，从而使工作线程处理正在执行的任务。此时提交的线程将被保存在TCP队列中，TCP队列满将会影响客户端，这是一种平缓的性能降低
  • 自定义拒绝策略，只需要实现RejectedExecutionHandler接口即可
  • 如果任务不是特别重要，使用DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy拒绝策略将任务丢弃也是可以的

如果使用Executors的静态方法创建ThreadPoolExecutor对象，可以通过使用
Semaphore 对任务的执行进行限流也可以避免出现OOM异常。
Semaphore 是 synchronized 加强版本作用是控制线程的并发数量。

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