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SpringBoot线程池和Java线程池怎么使用

时间：2024-7-24 11:46     作者：韩俊     分类： Java

这篇文章主要介绍“SpringBoot线程池和Java线程池怎么使用”，在日常操作中，相信很多人在SpringBoot线程池和Java线程池怎么使用问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”SpringBoot线程池和Java线程池怎么使用”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！

    SpringBoot线程池和Java线程池的用法和实现原理

    使用默认的线程池

    方式一：通过@Async注解调用

    public class AsyncTest {
    @Async
    public void async(String name) throws InterruptedException {
        System.out.println("async" + name + " " + Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(1000);
    }
}

    启动类上需要添加

    @EnableAsync
    注解，否则不会生效。

    @SpringBootApplication
//@EnableAsync
public class Test1Application {
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      ConfigurableApplicationContext run = SpringApplication.run(Test1Application.class, args);
      AsyncTest bean = run.getBean(AsyncTest.class);
      for(int index = 0; index <= 10; ++index){
         bean.async(String.valueOf(index));
      }
   }
}

    方式二：直接注入 ThreadPoolTaskExecutor

    此时可不加 

    @EnableAsync
    注解

    @SpringBootTest
class Test1ApplicationTests {

   @Resource
   ThreadPoolTaskExecutor threadPoolTaskExecutor;

   @Test
   void contextLoads() {
      Runnable runnable = () -> {
         System.out.println(Thread.currentThread().getName());
      };

      for(int index = 0; index <= 10; ++index){
         threadPoolTaskExecutor.submit(runnable);
      }
   }

}

    线程池默认配置信息

    SpringBoot线程池的常见配置：

    spring:
  task:
    execution:
      pool:
        core-size: 8
        max-size: 16                          # 默认是 Integer.MAX_VALUE
        keep-alive: 60s                       # 当线程池中的线程数量大于 corePoolSize 时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止
        allow-core-thread-timeout: true       # 是否允许核心线程超时,默认true
        queue-capacity: 100                   # 线程队列的大小,默认Integer.MAX_VALUE
      shutdown:
        await-termination: false              # 线程关闭等待
      thread-name-prefix: task-               # 线程名称的前缀

    SpringBoot 线程池的实现原理

    TaskExecutionAutoConfiguration
     类中定义了 
    ThreadPoolTaskExecutor
    ,该类的内部实现也是基于java原生的 
    ThreadPoolExecutor
    类。
    initializeExecutor()
    方法在其父类中被调用，但是在父类中 
    RejectedExecutionHandler
     被定义为了 
    private RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();
     ，并通过
    initialize()
    方法将
    AbortPolicy
    传入
    initializeExecutor()
    中。

    注意在

    TaskExecutionAutoConfiguration
     类中，
    ThreadPoolTaskExecutor
    类的bean的名称为： 
    applicationTaskExecutor
     和 
    taskExecutor
    。

    // TaskExecutionAutoConfiguration#applicationTaskExecutor()
@Lazy
@Bean(name = { APPLICATION_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME,
      AsyncAnnotationBeanPostProcessor.DEFAUL
          T_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME })
@ConditionalOnMissingBean(Executor.class)
public ThreadPoolTaskExecutor applicationTaskExecutor(TaskExecutorBuilder builder) {
   return builder.build();
}
    // ThreadPoolTaskExecutor#initializeExecutor()
@Override
protected ExecutorService initializeExecutor(
      ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler) {

   BlockingQueue<Runnable> queue = createQueue(this.queueCapacity);

   ThreadPoolExecutor executor;
   if (this.taskDecorator != null) {
      executor = new ThreadPoolExecutor(
            this.corePoolSize, this.maxPoolSize, this.keepAliveSeconds, TimeUnit.SECONDS,
            queue, threadFactory, rejectedExecutionHandler) {
         @Override
         public void execute(Runnable command) {
            Runnable decorated = taskDecorator.decorate(command);
            if (decorated != command) {
               decoratedTaskMap.put(decorated, command);
            }
            super.execute(decorated);
         }
      };
   }
   else {
      executor = new ThreadPoolExecutor(
            this.corePoolSize, this.maxPoolSize, this.keepAliveSeconds, TimeUnit.SECONDS,
            queue, threadFactory, rejectedExecutionHandler);

   }

   if (this.allowCoreThreadTimeOut) {
      executor.allowCoreThreadTimeOut(true);
   }

   this.threadPoolExecutor = executor;
   return executor;
}
    // ExecutorConfigurationSupport#initialize()
public void initialize() {
   if (logger.isInfoEnabled()) {
      logger.info("Initializing ExecutorService" + (this.beanName != null ? " '" + this.beanName + "'" : ""));
   }
   if (!this.threadNamePrefixSet && this.beanName != null) {
      setThreadNamePrefix(this.beanName + "-");
   }
   this.executor = initializeExecutor(this.threadFactory, this.rejectedExecutionHandler);
}

    覆盖默认的线程池

    覆盖默认的 

    taskExecutor
    对象，bean的返回类型可以是
    ThreadPoolTaskExecutor
    也可以是
    Executor
    。

    @Configuration
public class ThreadPoolConfiguration {

    @Bean("taskExecutor")
    public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        //设置线程池参数信息
        taskExecutor.setCorePoolSize(10);
        taskExecutor.setMaxPoolSize(50);
        taskExecutor.setQueueCapacity(200);
        taskExecutor.setKeepAliveSeconds(60);
        taskExecutor.setThreadNamePrefix("myExecutor--");
        taskExecutor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
        taskExecutor.setAwaitTerminationSeconds(60);
        //修改拒绝策略为使用当前线程执行
        taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        //初始化线程池
        taskExecutor.initialize();
        return taskExecutor;
    }
}

    管理多个线程池

    如果出现了多个线程池，例如再定义一个线程池 

    taskExecutor2
    ，则直接执行会报错。此时需要指定bean的名称即可。

    @Bean("taskExecutor2")
public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor2() {
    ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    //设置线程池参数信息
    taskExecutor.setCorePoolSize(10);
    taskExecutor.setMaxPoolSize(50);
    taskExecutor.setQueueCapacity(200);
    taskExecutor.setKeepAliveSeconds(60);
    taskExecutor.setThreadNamePrefix("myExecutor2--");
    taskExecutor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
    taskExecutor.setAwaitTerminationSeconds(60);
    //修改拒绝策略为使用当前线程执行
    taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
    //初始化线程池
    taskExecutor.initialize();
    return taskExecutor;
}

    引用线程池时，需要将变量名更改为bean的名称，这样会按照名称查找。

    @Resource
ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor2;

    对于使用

    @Async
    注解的多线程则在注解中指定bean的名字即可。

    @Async("taskExecutor2")
    public void async(String name) throws InterruptedException {
        System.out.println("async" + name + " " + Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(1000);
    }

    线程池的四种拒绝策略

    JAVA常用的四种线程池

    ThreadPoolExecutor
     类的构造函数如下：

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

    newCachedThreadPool

    不限制最大线程数（

    maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE
    ）,如果有空闲的线程超过需要，则回收，否则重用已有的线程。

    new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                              60L, TimeUnit.SECONDS,
                              new SynchronousQueue<Runnable>());

    newFixedThreadPool

    定长线程池，超出线程数的任务会在队列中等待。

    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                              0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                              new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

    newScheduledThreadPool

    类似于

    newCachedThreadPool
    ，线程数无上限，但是可以指定
    corePoolSize
    。可实现延迟执行、周期执行。

    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

    周期执行：

    ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(()->{
   System.out.println("rate");
}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);

    延时执行：

    scheduledThreadPool.schedule(()->{
   System.out.println("delay 3 seconds");
}, 3, TimeUnit.SECONDS);

    newSingleThreadExecutor

    单线程线程池，可以实现线程的顺序执行。

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

    Java 线程池中的四种拒绝策略

      CallerRunsPolicy
      ：线程池让调用者去执行。

      AbortPolicy
      ：如果线程池拒绝了任务，直接报错。

      DiscardPolicy
      ：如果线程池拒绝了任务，直接丢弃。

      DiscardOldestPolicy
      ：如果线程池拒绝了任务，直接将线程池中最旧的，未运行的任务丢弃，将新任务入队。

    CallerRunsPolicy

    直接在主线程中执行了run方法。

    public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
 
    public CallerRunsPolicy() { }
 
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        if (!e.isShutdown()) {
            r.run();
        }
    }
}

    效果类似于：

    Runnable thread = ()->{
   System.out.println(Thread.currentThread().getName());
   try {
      Thread.sleep(0);
   } catch (InterruptedException e) {
      throw new RuntimeException(e);
   }
};

thread.run();

    AbortPolicy

    直接抛出

    RejectedExecutionException
    异常，并指示任务的信息，线程池的信息。、

    public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
 
    public AbortPolicy() { }
 
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
                                             " rejected from " +
                                             e.toString());
    }
}

    DiscardPolicy

    什么也不做。

    public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
 
    public DiscardPolicy() { }
 
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
    }
}

    DiscardOldestPolicy

      e.getQueue().poll()
       : 取出队列最旧的任务。

      e.execute(r)
       : 当前任务入队。

    public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
 
    public DiscardOldestPolicy() { }
 
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        if (!e.isShutdown()) {
            e.getQueue().poll();
            e.execute(r);
        }
    }
}

    Java 线程复用的原理

    java
    的线程池中保存的是 
    java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.Worker
     对象，该对象在 被维护在
    private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
    。
    workQueue
    是保存待执行的任务的队列，线程池中加入新的任务时，会将任务加入到
    workQueue
    队列中。

    private final class Worker
    extends AbstractQueuedSynchronizer
    implements Runnable
{
    /**
     * This class will never be serialized, but we provide a
     * serialVersionUID to suppress a javac warning.
     */
    private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;

    /** Thread this worker is running in.  Null if factory fails. */
    final Thread thread;
    /** Initial task to run.  Possibly null. */
    Runnable firstTask;
    /** Per-thread task counter */
    volatile long completedTasks;

    /**
     * Creates with given first task and thread from ThreadFactory.
     * @param firstTask the first task (null if none)
     */
    Worker(Runnable firstTask) {
        setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
        this.firstTask = firstTask;
        this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
    }

    /** Delegates main run loop to outer runWorker  */
    public void run() {
        runWorker(this);
    }

    // Lock methods
    //
    // The value 0 represents the unlocked state.
    // The value 1 represents the locked state.

    protected boolean isHeldExclusively() {
        return getState() != 0;
    }

    protected boolean tryAcquire(int unused) {
        if (compareAndSetState(0, 1)) {
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            return true;
        }
        return false;
    }

    protected boolean tryRelease(int unused) {
        setExclusiveOwnerThread(null);
        setState(0);
        return true;
    }

    public void lock()        { acquire(1); }
    public boolean tryLock()  { return tryAcquire(1); }
    public void unlock()      { release(1); }
    public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }

    void interruptIfStarted() {
        Thread t;
        if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
            try {
                t.interrupt();
            } catch (SecurityException ignore) {
            }
        }
    }
}

    work对象的执行依赖于 

    runWorker()
    ，与我们平时写的线程不同，该线程处在一个循环中，并不断地从队列中获取新的任务执行。因此线程池中的线程才可以复用，而不是像我们平常使用的线程一样执行完毕就结束。

    final void runWorker(Worker w) {
    Thread wt = Thread.currentThread();
    Runnable task = w.firstTask;
    w.firstTask = null;
    w.unlock(); // allow interrupts
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            w.lock();
            // If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
            // if not, ensure thread is not interrupted.  This
            // requires a recheck in second case to deal with
            // shutdownNow race while clearing interrupt
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                 (Thread.interrupted() &&
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                !wt.isInterrupted())
                wt.interrupt();
            try {
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    task.run();
                } catch (RuntimeException x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Error x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Throwable x) {
                    thrown = x; throw new Error(x);
                } finally {
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                task = null;
                w.completedTasks++;
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

    标签: java spring

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