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使用ThreadPoolExecutor之高效处理并发任务

作者：xindoo

这篇文章主要介绍了使用ThreadPoolExecutor之高效处理并发任务,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教

ThreadPoolExecutor是Java concurrent中用于管理线程池的类，它是Executor框架的一个实现。线程池是一种提高应用程序性能和可靠性的技术，它将多个任务分配给多个线程执行，从而实现并发处理。

ThreadPoolExecutor提供了一种灵活的方式来管理线程池，可以控制线程池的大小、阻塞队列的大小、线程池的状态、线程的创建和销毁等。

使用ThreadPoolExecutor可以帮助我们避免线程创建和销毁的开销，提高应用程序的性能和可伸缩性。

具体来说，它有以下这些优点：

总之，ThreadPoolExecutor在多线程开发中是绕不开的一个类，用的好它可以显著提升代码的性能，用不好就有可能代理一些其他的问题，比如我曾经见过因错误设置阻塞队列大小，导致严重的业务故障。

这也是阿里巴巴Java开发手册中不允许用Executors去创建线程池的原因。

如何使用

接下来，我们通过一个完整的代码示例来看下ThreadPoolExecutor具体如何使用：

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolExecutorExample {

    public static void main(String[] args) {
        int corePoolSize = 2;
        int maximumPoolSize = 4;
        long keepAliveTime = 10;
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(2);
        ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
        RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();

        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                corePoolSize,
                maximumPoolSize,
                keepAliveTime,
                unit,
                workQueue,
                threadFactory,
                handler
        );

        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            executor.execute(new Task(i));
        }

        executor.shutdown();
    }

    static class Task implements Runnable {
        private int taskId;

        public Task(int taskId) {
            this.taskId = taskId;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Task #" + taskId + " is running on " + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Task #" + taskId + " is completed on " + Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

上面代码也很简单，就是构造了一个线程，让其多线程打印一些信息。从上面代码来看，它构造方法一共有7个参数，其中keepAliveTime和timeUnit其实是搭配使用的。

我们来看下具体每个参数的含义和作用：

在不同的应用场景下，我们可能需要调整这些参数，以提高应用程序的性能和可伸缩性。

例如，可以通过增加corePoolSize和maximumPoolSize来提高线程池的并发能力，或者通过增加阻塞队列的大小来提高线程池的缓冲能力。同时，也可以通过指定不同的拒绝策略来处理新的任务，以避免任务丢失或应用程序崩溃的问题。

线程池状态

ThreadPoolExecutor在实际使用中有四种状态，分别是RUNNING、SHUTDOWN、STOP和TERMINATED。

通过合理地控制线程池的状态，可以避免任务丢失或线程池崩溃的问题，并且可以提高应用程序的性能和可靠性。

例如，在应用程序关闭时，可以先将线程池的状态设置为SHUTDOWN，等待线程池中的所有任务执行完毕后再将状态设置为STOP，最终将线程池状态设置为TERMINATED，以确保线程池中的所有任务都能够得到执行。

线程池执行任务的过程

ThreadPoolExecutor如何执行任务涉及到任务的提交、执行、取消和完成等多个方面。

通过合理地控制任务的提交、执行、取消和完成等方面的内容，可以提高线程池的性能和可靠性，避免任务丢失或线程池崩溃的问题。

例如，在提交任务时，可以根据任务的类型和优先级来选择合适的阻塞队列，以确保任务能够得到及时执行。在取消任务时，可以先使用isCancelled()方法来判断任务是否已经被取消，以避免重复取消任务的问题。

在获取任务的执行结果时，可以使用get()方法来等待任务的执行结果，或者使用get(timeout, unit)方法来设置超时时间，以避免任务执行时间过长导致线程池阻塞的问题。

阻塞队列

ThreadPoolExecutor提供了多种类型的阻塞队列，用于存储等待执行的任务。不同类型的阻塞队列有不同的特点和适用场景。

接下来介绍ThreadPoolExecutor的三种常用阻塞队列：

通过合理地选择不同类型的阻塞队列，可以根据应用程序的需求来提高线程池的性能和可靠性。

例如，对于任务执行时间短、任务量大的场景，可以选择SynchronousQueue来避免任务在队列中等待的时间；对于任务执行时间长、任务量大的场景，可以选择LinkedBlockingQueue或ArrayBlockingQueue来提高线程池的缓冲能力。同时，也可以通过调整阻塞队列的大小来控制线程池的缓冲能力，以适应不同的工作负载。

拒绝策略

ThreadPoolExecutor的拒绝策略用于处理新的任务提交到线程池时，如果线程池已经达到最大线程数和阻塞队列已满的情况下，线程池应该如何处理这些新的任务。

ThreadPoolExecutor提供了四种常用的拒绝策略：

通过合理地选择不同类型的拒绝策略，可以根据应用程序的需求来处理新的任务提交到线程池时的情况。

例如，对于重要的任务，可以选择CallerRunsPolicy来确保任务能够得到执行；对于不重要的任务，可以选择DiscardPolicy来避免线程池阻塞。同时，也可以通过实现RejectedExecutionHandler接口来自定义拒绝策略，例如我们可以丢下任务前将其记录下：

import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

public class DiscardOldestWithKafkaRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {

    private String kafkaTopic;

    public DiscardOldestWithKafkaRejectedExecutionHandler(String kafkaTopic) {
        this.kafkaTopic = kafkaTopic;
    }

    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        // 获取最早的未执行任务
        Runnable earliestTask = executor.getQueue().peek();
        if (earliestTask != null) {
            // 将最早的未执行任务发到kafka里
            KafkaProducer.send(kafkaTopic, earliestTask.toString());
        }
        // 将当前任务提交到线程池
        executor.execute(r);
    }
}

在这个示例中，我们实现了一个DiscardOldestWithKafkaRejectedExecutionHandler，它继承了RejectedExecutionHandler接口，并重写了rejectedExecution()方法。它的作用是当线程池中的任务队列和线程池都满了，并且新的任务被拒绝时，这个方法会将最早未运行的任务拿出来，丢弃到kafka中，然后提交当前的任务。

线程池的监控和调优

线程池稳定和高效的运行也是非常重要的，要想它稳定高效运行，就离不开监控和调优。

下面给出一些监控和调优ThreadPoolExecutor的方法论：

通过合理地监控和调优ThreadPoolExecutor，可以提高线程池的性能和可靠性，避免任务丢失或线程池崩溃的问题，并且可以提高应用程序的性能和可靠性。

最佳实践

使用ThreadPoolExecutor的最佳实践涉及到线程池的参数设置、任务处理、异常处理等多个方面。

下面介绍一些使用ThreadPoolExecutor的最佳实践：

通过遵循ThreadPoolExecutor的最佳实践，可以提高线程池的性能和可靠性，避免任务丢失或线程池崩溃的问题，并且可以提高应用程序的性能和可靠性。

总结

ThreadPoolExecutor是Java中用于管理线程池的一个类，它能够创建和管理线程池，以提高应用程序的性能和可靠性。它具有灵活的线程池管理、高效的任务处理和可靠的异常处理等特点。尤其适用于任务量大、执行时间长、任务类型多样的应用场景，例如Web服务器、数据库连接池、文件处理等。通过合理地设置线程池参数、处理任务和异常、监控和调优线程池，可以提高应用程序的性能和可靠性，避免任务丢失或线程池崩溃的问题。

为了充分利用ThreadPoolExecutor提高应用程序的性能和可靠性，我们可以采取以下措施：

通过以上措施，我们可以充分发挥ThreadPoolExecutor的优势，提高应用程序的性能和可靠性，避免任务丢失或线程池崩溃的问题。同时，这也有助于我们在面临大量任务、长时间执行和多种任务类型的应用场景时，更好地应对挑战，实现高效、稳定的应用程序运行。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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