爲什麼他們阿里要禁用Executors創建線程池?

看阿里巴巴開發手冊併發編程這塊有一條:線程池不允許使用Executors去創建,而是通過ThreadPoolExecutor的方式,通過源碼分析禁用的原因。

 

# 寫在前面

 

首先感謝大家在蓋樓的間隙閱讀本篇文章,通過閱讀本篇文章你將瞭解到:

 

  • 線程池的定義

  • Executors創建線程池的幾種方式

  • ThreadPoolExecutor對象

  • 線程池執行任務邏輯和線程池參數的關係

  • Executors創建返回ThreadPoolExecutor對象

  • OOM異常測試

  • 如何定義線程池參數

 

如果只想知道原因可以直接拉到總結那

 

# 線程池的定義

 

管理一組工作線程。通過線程池複用線程有以下幾點優點:

 

  • 減少資源創建 => 減少內存開銷,創建線程佔用內存

  • 降低系統開銷 => 創建線程需要時間,會延遲處理的請求

  • 提高穩定穩定性 => 避免無限創建線程引起的OutOfMemoryError【簡稱OOM】

 

# Executors創建線程池的方式

 

根據返回的對象類型創建線程池可以分爲三類:

 

  • 創建返回ThreadPoolExecutor對象

  • 創建返回ScheduleThreadPoolExecutor對象

  • 創建返回ForkJoinPool對象

     

本文只討論創建返回ThreadPoolExecutor對象

 

# ThreadPoolExecutor對象

 

在介紹Executors創建線程池方法前先介紹一下ThreadPoolExecutor,因爲這些創建線程池的靜態方法都是返回ThreadPoolExecutor對象,和我們手動創建ThreadPoolExecutor對象的區別就是我們不需要自己傳構造函數的參數。

 

ThreadPoolExecutor的構造函數共有四個,但最終調用的都是同一個:

 

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

 

構造函數參數說明:

 

  • corePoolSize => 線程池核心線程數量

  • maximumPoolSize => 線程池最大數量

  • keepAliveTime => 空閒線程存活時間

  • unit => 時間單位

  • workQueue => 線程池所使用的緩衝隊列

  • threadFactory => 線程池創建線程使用的工廠

  • handler => 線程池對拒絕任務的處理策略

 

# 線程池執行任務邏輯和線程池參數的關係

執行邏輯說明:

 

  • 判斷核心線程數是否已滿,核心線程數大小和corePoolSize參數有關,未滿則創建線程執行任務

  • 若核心線程池已滿,判斷隊列是否滿,隊列是否滿和workQueue參數有關,若未滿則加入隊列中

  • 若隊列已滿,判斷線程池是否已滿,線程池是否已滿和maximumPoolSize參數有關,若未滿創建線程執行任務

  • 若線程池已滿,則採用拒絕策略處理無法執執行的任務,拒絕策略和handler參數有關

 

# Executors創建返回ThreadPoolExecutor對象

 

Executors創建返回ThreadPoolExecutor對象的方法共有三種:

 

  • Executors#newCachedThreadPool => 創建可緩存的線程池

  • Executors#newSingleThreadExecutor => 創建單線程的線程池

  • Executors#newFixedThreadPool => 創建固定長度的線程池

 

Executors#newCachedThreadPool方法

 

 

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

 

CachedThreadPool是一個根據需要創建新線程的線程池

 

  • corePoolSize => 0,核心線程池的數量爲0

  • maximumPoolSize => Integer.MAX_VALUE,可以認爲最大線程數是無限的

  • keepAliveTime => 60L

  • unit => 秒

  • workQueue => SynchronousQueue

 

當一個任務提交時,corePoolSize爲0不創建核心線程,SynchronousQueue是一個不存儲元素的隊列,可以理解爲隊裏永遠是滿的,因此最終會創建非核心線程來執行任務。

 

對於非核心線程空閒60s時將被回收。因爲Integer.MAX_VALUE非常大,可以認爲是可以無限創建線程的,在資源有限的情況下容易引起OOM異常

 

# Executors#newSingleThreadExecutor方法

 

 

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

 

SingleThreadExecutor是單線程線程池,只有一個核心線程

 

  • corePoolSize => 1,核心線程池的數量爲1

  • maximumPoolSize => 1,只可以創建一個非核心線程

  • keepAliveTime => 0L

  • unit => 秒

  • workQueue => LinkedBlockingQueue

 

當一個任務提交時,首先會創建一個核心線程來執行任務,如果超過核心線程的數量,將會放入隊列中,因爲LinkedBlockingQueue是長度爲Ineger.MAX_VALUE的隊列,可以認爲是無界隊列,因此往隊列中可以插入無限多的任務,在資源有限的時候容易引起OOM異常,同時因爲無界隊列,maximumPoolSize和keepAliveTime參數將無效,壓根就不會創建非核心線程

 

# Executors#newFixedThreadPool方法

 

 

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

 

FixedThreadPool是固定核心線程的線程池,固定核心線程數由用戶傳入

 

  • corePoolSize => 1,核心線程池的數量爲1

  • maximumPoolSize => 1,只可以創建一個非核心線程

  • keepAliveTime => 0L

  • unit => 秒

  • workQueue => LinkedBlockingQueue

  • 它和SingleThreadExecutor類似,唯一的區別就是核心線程數不同,並且由於使用的是LinkedBlockingQueue,在資源有限的時候容易引起OOM異常

 

# 總結:

 

  • FixedThreadPool和SingleThreadExecutor => 允許的請求隊列長度爲Integer.MAX_VALUE,可能會堆積大量的請求,從而引起OOM異常

  • CachedThreadPool => 允許創建的線程數爲Integer.MAX_VALUE,可能會創建大量的線程,從而引起OOM異常

 

這就是爲什麼禁止使用Executors去創建線程池,而是推薦自己去創建ThreadPoolExecutor的原因

 

# OOM異常測試

 

理論上會出現OOM異常,必須測試一波驗證之前的說法:

 

測試類:TaskTest.java

 

public class TaskTest {    public static void main(String[] args) {        ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();        int i = 0;        while (true) {            es.submit(new Task(i++));        }    }}

 

使用Executors創建的CachedThreadPool,往線程池中無限添加線程

 

在啓動測試類之前先將JVM內存調整小一點,不然很容易將電腦跑出問題【別問我爲什麼知道,是鐵憨憨甜沒錯了!!!】,在idea裏:Run -> Edit Configurations

 

JVM參數說明:

 

  • -Xms10M => Java Heap內存初始化值

  • -Xmx10M => Java Heap內存最大值

 

運行結果:


 
Exception: java.lang.OutOfMemoryError thrown from the UncaughtExceptionHandler in thread "main"Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:60416', transport: 'socket'

 

創建到3w多個線程的時候開始報OOM錯誤

 

另外兩個線程池就不做測試了,測試方法一致,只是創建的線程池不一樣

如何定義線程池參數

 

CPU密集型 =線程池的大小推薦爲CPU數量 + 1,CPU數量可以根據Runtime.availableProcessors方法獲取

 

IO密集型 => CPU數量 * CPU利用率 * (1 + 線程等待時間/線程CPU時間)

 

混合型 => 將任務分爲CPU密集型和IO密集型,然後分別使用不同的線程池去處理,從而使每個線程池可以根據各自的工作負載來調整

 

阻塞隊列 => 推薦使用有界隊列,有界隊列有助於避免資源耗盡的情況發生

 

拒絕策略 => 默認採用的是AbortPolicy拒絕策略,直接在程序中拋出RejectedExecutionException異常【因爲是運行時異常,不強制catch】,這種處理方式不夠優雅。處理拒絕策略有以下幾種比較推薦:

 

  • 在程序中捕獲RejectedExecutionException異常,在捕獲異常中對任務進行處理。針對默認拒絕策略

  • 使用CallerRunsPolicy拒絕策略,該策略會將任務交給調用execute的線程執行【一般爲主線程】,此時主線程將在一段時間內不能提交任何任務,從而使工作線程處理正在執行的任務。此時提交的線程將被保存在TCP隊列中,TCP隊列滿將會影響客戶端,這是一種平緩的性能降低

  • 自定義拒絕策略,只需要實現RejectedExecutionHandler接口即可

  • 如果任務不是特別重要,使用DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy拒絕策略將任務丟棄也是可以的

     

如果使用Executors的靜態方法創建ThreadPoolExecutor對象,可以通過使用Semaphore對任務的執行進行限流也可以避免出現OOM異常

 

由於線程池參數定義經驗較少,都是理論知識,歡迎有經驗的大佬補充.

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