spring boot 线程池的使用

一、java线程池核心知识

1.1 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

1.2 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

1.3 线程池包括以下四个基本组成部分：

• 1.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；
• 2.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；
• 3.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；
• 4.任务队列（taskQueue）：用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。

1.4 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;
    }

主要参数

• 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
• 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
• 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
• 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;
    关于阻塞队列可以看这篇：java 阻塞队列
• threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程；
• 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
• 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

1.5 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。

1.6 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();

二、在springBoot中使用java线程池ExecutorService

2.1 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.
 * @author Bruce
 * @date 2017/2/22
 * 
 * update by Cliff at 2027/11/03
 */
@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
    
    

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

2.2 使用

在@service 中注入 ExecutorService 然后就可以直接用了。

@Autowired
private ExecutorService executorService;

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

2.3 springBoot 中线程池更常用的一种用法

配置一个线程池的bean，参数设置模拟生产环境。

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author： [email protected]
 * @create： 2018-10-15 17:15
 * @desc：   springboot线程池配置类
 **/
@Configuration
@EnableAsync
public class ExecutorConfiguration {
    
    

    private static final Logger logger= LoggerFactory.getLogger(ExecutorConfiguration.class);

    @Bean
    public ThreadPoolTaskExecutor asyncServiceExecutor(){
    
    

        logger.info("start asyncServiceExecutor");

        ThreadPoolTaskExecutor executor=new ThreadPoolTaskExecutor();
        //配置核心线程数
        executor.setCorePoolSize(10);
        //配置最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(200);
        //线程池维护线程所允许的空闲时间
        executor.setKeepAliveSeconds(5);
        //配置队列大小
        executor.setQueueCapacity(500);
        // rejection-policy：当pool已经达到max size的时候，如何处理新任务
        // CALLER_RUNS：不在新线程中执行任务，而是有调用者所在的线程来执行
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

        //执行初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }
    
	@Bean
    public ScheduledThreadPoolExecutor asyncScheduledThreadPoolExecutor(){
    
    

        logger.info("start asyncScheduledThreadPoolExecutor");

        ScheduledThreadPoolExecutor executor=new ScheduledThreadPoolExecutor(10);
        executor.setMaximumPoolSize(200);
        executor.setKeepAliveTime(5, TimeUnit.SECONDS);
        return executor;
    }
 }

2.4 springBoot 中线程池的使用

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author： [email protected]
 * @create： 2018-10-15 17:31
 * @desc：   线程池在spring boot中的几种使用方式
 **/
@Service
public class ThreadoolTaskExecutorService {
    
    

    @Autowired
    private ThreadPoolTaskExecutor asyncServiceExecutor;

    @Autowired
    private ScheduledThreadPoolExecutor scheduledThreadPoolExecutor;

    private static final Logger logger= LoggerFactory.getLogger(ThreadoolTaskExecutorService.class);

    public void executeAsync() {
    
    
        logger.info("start executeAsync");
        try{
    
    
            System.out.println(asyncServiceExecutor);
            asyncServiceExecutor.execute(new Runnable()
            {
    
    
                @Override
                public void run()
                {
    
    
                    try {
    
    
                        Thread.sleep(100000);
                        logger.info("end executeAsync");
                    } catch (InterruptedException e) {
    
    
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });

        }catch(Exception e){
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Async("asyncServiceExecutor")
    public void executeAsyncAnotation() {
    
    
        logger.info("start executeAsync");
        try {
    
    
            Thread.sleep(100000);
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
        logger.info("end executeAsync");
    }


    public void scheduledThreadPool() {
    
    
        try {
    
    
            System.out.println(scheduledThreadPoolExecutor);
            logger.info("start scheduledThreadPool");
            scheduledThreadPoolExecutor.schedule(new Runnable()
            {
    
    
                @Override
                public void run()
                {
    
    
                    try {
    
    
                        logger.info("start executeAsync");
                        Thread.sleep(100000);
                        logger.info("end executeAsync");
                    } catch (InterruptedException e) {
    
    
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            },50000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        } catch (Exception e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}