Java线程池最佳实践

好嘞，各位观众老爷，欢迎来到老码农的“线程池八卦大会”！今天咱们不聊风花雪月，专唠嗑一下Java线程池这个看似简单，实则暗藏玄机的玩意儿。

作为一名在代码堆里摸爬滚打多年的老码农，我可以负责任地告诉你们，线程池用好了，那是事半功倍，程序跑得飞起；用不好，那就是挖坑埋雷，等着半夜被报警电话吵醒吧！😱

所以，今天我就来跟大家掰扯掰扯，Java线程池的那些最佳实践，保证让你们听得懂、学得会、用得上。

一、线程池是啥？为啥要用它？（背景介绍，简单明了）

咱们先来聊聊，线程池这玩意儿到底是个什么东东？简单来说，它就是一个管理线程的“池子”。就像一个水库，里面预先存好了水（线程），需要用水的时候，直接从水库里取，用完了再还回去。

那为啥要费这么大劲搞个线程池呢？直接 new Thread().start() 不香吗？

当然不香！你想啊，每次需要执行任务就创建一个线程，执行完了就销毁。就像每次喝水都要挖一口井，喝完就填上，多累啊！而且频繁地创建和销毁线程，会消耗大量的系统资源，导致程序性能下降，甚至崩溃。

线程池的出现，就是为了解决这个问题。它可以：

• 提高性能： 线程复用，避免频繁创建和销毁线程的开销。
• 提高响应速度： 新任务到达时，可以直接从线程池中获取空闲线程执行，无需等待线程创建。
• 控制并发数： 线程池可以限制同时执行的线程数量，防止资源耗尽。
• 提供额外的功能： 比如定时执行、延迟执行等。

二、线程池的七大参数：搞清楚它们，才能玩转线程池（核心参数详解）

Java的线程池，核心是 ThreadPoolExecutor 类。创建线程池的时候，需要指定七大参数。这些参数就像武林秘籍上的招式，只有掌握了它们，才能真正驾驭线程池。

参数名称	参数类型	含义	影响
corePoolSize	int	核心线程数：线程池中始终保持存活的线程数量。即使线程处于空闲状态，也不会被销毁。	决定了线程池的基本运行能力。如果任务数量小于核心线程数，则直接创建新线程执行；如果任务数量大于核心线程数，则进入等待队列。
maximumPoolSize	int	最大线程数：线程池允许创建的最大线程数量。当等待队列已满，且当前线程数小于最大线程数时，才会创建新线程。	决定了线程池的并发处理能力上限。如果任务数量持续增加，超过最大线程数，则会触发拒绝策略。
keepAliveTime	long	线程空闲存活时间：当线程池中线程数量超过核心线程数时，多余的空闲线程在多长时间内会被销毁。	可以有效减少资源消耗。如果线程长时间处于空闲状态，则会被销毁，释放系统资源。
unit	TimeUnit	keepAliveTime 的时间单位：例如 TimeUnit.SECONDS 表示秒。	与 keepAliveTime 配合使用，共同决定线程的空闲存活时间。
workQueue	BlockingQueue<Runnable>	任务队列：用于存放等待执行的任务。当核心线程都在忙碌时，新提交的任务会被放入任务队列中等待执行。	任务队列的类型和大小会影响线程池的性能和行为。常见的任务队列有 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue 等。
threadFactory	ThreadFactory	线程工厂：用于创建线程。可以自定义线程的名称、优先级等。	可以方便地对线程进行统一管理和配置。例如，可以为所有线程设置统一的名称前缀，方便监控和调试。
rejectedExecutionHandler	RejectedExecutionHandler	拒绝策略：当任务队列已满，且线程池中的线程数量达到最大线程数时，新提交的任务会被拒绝。	决定了线程池如何处理被拒绝的任务。常见的拒绝策略有 AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy 等。

敲黑板！划重点！ 这些参数一定要搞清楚，否则，你的线程池就可能变成一个定时炸弹！💣

三、任务队列的选择：选对了，事半功倍；选错了，掉进坑里（任务队列选择）

任务队列的选择，直接影响线程池的性能。就像给汽车选择轮胎，选对了，跑得稳；选错了，原地打滑。

常见的任务队列有以下几种：

• ArrayBlockingQueue： 基于数组实现的有界阻塞队列。

  • 优点： 读写操作使用同一把锁，性能较高。
  • 缺点： 容量固定，容易造成任务丢失。
  • 适用场景： 任务数量相对稳定，对任务丢失不敏感的场景。

• LinkedBlockingQueue： 基于链表实现的无界阻塞队列（也可以指定容量）。

  • 优点： 容量可以动态增长，不易造成任务丢失。
  • 缺点： 读写操作使用不同的锁，并发性能相对较低。
  • 适用场景： 任务数量波动较大，对任务丢失比较敏感的场景。

• PriorityBlockingQueue： 具有优先级的无界阻塞队列。

  • 优点： 可以按照优先级执行任务。
  • 缺点： 所有任务都必须实现 Comparable 接口。
  • 适用场景： 需要按照优先级执行任务的场景。

• SynchronousQueue： 不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等待一个相应的移除操作，反之亦然。

  • 优点： 吞吐量高，适用于快速处理任务的场景。
  • 缺点： 容易造成任务丢失。
  • 适用场景： 任务数量较少，需要快速处理的场景。

总结一下：

任务队列类型	特点	适用场景
ArrayBlockingQueue	有界，基于数组，读写同一把锁	任务数量相对稳定，对任务丢失不敏感
LinkedBlockingQueue	无界（或有界），基于链表，读写不同锁	任务数量波动较大，对任务丢失比较敏感
PriorityBlockingQueue	无界，具有优先级，所有任务需要实现 Comparable 接口	需要按照优先级执行任务
SynchronousQueue	不存储元素，每个插入操作必须等待一个移除操作，反之亦然，吞吐量高	任务数量较少，需要快速处理

选择任务队列的时候，一定要根据实际情况进行选择，不要盲目跟风。

四、拒绝策略的选择：优雅地拒绝，胜过粗暴地拒绝（拒绝策略选择）

当任务队列已满，且线程池中的线程数量达到最大线程数时，新提交的任务会被拒绝。这时候，就需要选择一个合适的拒绝策略，来优雅地处理这些被拒绝的任务。

常见的拒绝策略有以下几种：

• AbortPolicy： 直接抛出 RejectedExecutionException 异常。

  • 优点： 可以及时发现问题。
  • 缺点： 可能会导致程序崩溃。
  • 适用场景： 对任务丢失不敏感，需要及时发现问题的场景。

• CallerRunsPolicy： 由提交任务的线程来执行被拒绝的任务。

  • 优点： 不会造成任务丢失。
  • 缺点： 可能会阻塞提交任务的线程。
  • 适用场景： 对任务丢失敏感，可以接受提交任务的线程被阻塞的场景。

• DiscardPolicy： 直接丢弃被拒绝的任务。

  • 优点： 不会抛出异常，也不会阻塞线程。
  • 缺点： 可能会造成任务丢失。
  • 适用场景： 对任务丢失不敏感，不需要处理被拒绝的任务的场景。

• DiscardOldestPolicy： 丢弃任务队列中最老的任务，然后尝试执行新提交的任务。

  • 优点： 可以保证任务队列中始终存放最新的任务。
  • 缺点： 可能会造成任务丢失。
  • 适用场景： 对任务丢失不敏感，需要保证任务队列中始终存放最新的任务的场景。

总结一下：

拒绝策略类型	特点	适用场景
AbortPolicy	抛出异常	对任务丢失不敏感，需要及时发现问题
CallerRunsPolicy	由提交任务的线程执行被拒绝的任务	对任务丢失敏感，可以接受提交任务的线程被阻塞
DiscardPolicy	丢弃任务	对任务丢失不敏感，不需要处理被拒绝的任务
DiscardOldestPolicy	丢弃任务队列中最老的任务，执行新提交的任务	对任务丢失不敏感，需要保证任务队列中始终存放最新的任务

选择拒绝策略的时候，也要根据实际情况进行选择，不要盲目跟风。

五、线程池的创建方式：手动创建还是使用工具类？（创建方式选择）

创建线程池有两种方式：

1. 手动创建： 使用 ThreadPoolExecutor 类手动创建线程池。
2. 使用工具类： 使用 Executors 工具类提供的静态方法创建线程池。

手动创建：

手动创建线程池，可以更灵活地控制线程池的参数，但是也需要更多的代码。

ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
    5, // 核心线程数
    10, // 最大线程数
    60L, // 线程空闲存活时间
    TimeUnit.SECONDS, // 时间单位
    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(100), // 任务队列
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 拒绝策略
);

使用工具类：

Executors 工具类提供了一些常用的线程池创建方法，可以简化代码，但是灵活性相对较低。

• newFixedThreadPool(int nThreads)： 创建一个固定大小的线程池。

  • 核心线程数和最大线程数相等，使用 LinkedBlockingQueue 作为任务队列。
  • 适用于任务数量相对稳定的场景。

• newCachedThreadPool()： 创建一个可缓存的线程池。

  • 核心线程数为 0，最大线程数为 Integer.MAX_VALUE，使用 SynchronousQueue 作为任务队列。
  • 适用于任务数量较少，需要快速处理的场景。

• newSingleThreadExecutor()： 创建一个单线程的线程池。

  • 核心线程数和最大线程数都为 1，使用 LinkedBlockingQueue 作为任务队列。
  • 适用于需要保证任务顺序执行的场景。

• newScheduledThreadPool(int corePoolSize)： 创建一个可以执行定时任务的线程池。

敲黑板！划重点！

强烈建议不要使用 Executors 工具类创建线程池！ 因为它可能会导致 OOM 异常。

• newFixedThreadPool 和 newSingleThreadExecutor 使用 LinkedBlockingQueue 作为任务队列，可能会导致任务队列无限增长，最终导致 OOM。
• newCachedThreadPool 的最大线程数为 Integer.MAX_VALUE，可能会导致创建大量的线程，最终导致 OOM。

建议手动创建线程池，可以更灵活地控制线程池的参数，避免 OOM 异常。

六、线程池的监控与调优：让你的线程池始终保持最佳状态（监控与调优）

线程池创建好之后，还需要进行监控和调优，才能保证它始终保持最佳状态。

可以监控以下指标：

• 活跃线程数： 当前正在执行任务的线程数量。
• 任务队列大小： 任务队列中等待执行的任务数量。
• 已完成的任务数量： 线程池已经完成的任务数量。
• 拒绝的任务数量： 线程池拒绝的任务数量。

根据监控结果，可以调整线程池的参数，例如：

• 增加核心线程数： 如果活跃线程数持续较高，可以增加核心线程数，提高并发处理能力。
• 增加最大线程数： 如果任务队列持续增长，可以增加最大线程数，允许创建更多的线程执行任务。
• 调整任务队列大小： 如果任务队列经常满，可以增加任务队列的大小，减少任务被拒绝的概率。
• 调整拒绝策略： 如果拒绝的任务数量较多，可以调整拒绝策略，例如使用 CallerRunsPolicy，避免任务丢失。

七、线程池的销毁：记得回收资源，做一个负责任的程序员（销毁）

当线程池不再使用时，一定要记得销毁它，释放系统资源。

可以使用 shutdown() 方法或 shutdownNow() 方法来销毁线程池。

• shutdown()： 停止接受新任务，等待所有已提交的任务执行完毕后，再关闭线程池。
• shutdownNow()： 停止接受新任务，尝试停止所有正在执行的任务，并返回等待执行的任务列表。

建议使用 shutdown() 方法来销毁线程池，可以保证所有已提交的任务都得到执行。

八、总结：线程池的最佳实践，助你写出更健壮的代码（总结）

• 理解线程池的七大参数，并根据实际情况进行配置。
• 选择合适的任务队列，提高线程池的性能。
• 选择合适的拒绝策略，优雅地处理被拒绝的任务。
• 手动创建线程池，避免 OOM 异常。
• 对线程池进行监控和调优，保证其始终保持最佳状态。
• 记得销毁线程池，释放系统资源。

掌握了这些最佳实践，相信你一定可以写出更健壮、更高效的代码！🚀

最后，送给大家一句老码农的忠告：

线程池虽好，可不要贪杯哦！ 😉

希望今天的分享对大家有所帮助，如果觉得有用，记得点赞、收藏、转发哦！咱们下期再见！👋