线程池最佳实践

简单演示一下如何使用线程池

private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
    private static final int MAX_POOL_SIZE = 10;
    private static final int QUEUE_CAPACITY = 100;
    private static final Long KEEP_ALIVE_TIME = 1L;

    public static void main(String[] args) {

        //使用阿里巴巴推荐的创建线程池的方式
        //通过ThreadPoolExecutor构造函数自定义参数创建
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                CORE_POOL_SIZE,
                MAX_POOL_SIZE,
                KEEP_ALIVE_TIME,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(QUEUE_CAPACITY),
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executor.execute(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("CurrentThread name:" + Thread.currentThread().getName() + "date：" + Instant.now());
            });
        }
        //终止线程池
        executor.shutdown();
        try {
            executor.awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Finished all threads");
    }

1. 使用 ThreadPoolExecutor 的构造函数声明线程池

1. 线程池必须手动通过 ThreadPoolExecutor 的构造函数来声明，避免使用Executors 类的 newFixedThreadPool 和 newCachedThreadPool ，因为可能会有 OOM 的风险。

Executors 返回线程池对象的弊端如下：

  • FixedThreadPool 和 SingleThreadExecutor ： 允许请求的队列长度为 Integer.MAX_VALUE,可能堆积大量的请求，从而导致 OOM。
  • CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool ： 允许创建的线程数量为 Integer.MAX_VALUE ，可能会创建大量线程，从而导致 OOM。

说白了就是：使用有界队列，控制线程创建数量。

除了避免 OOM 的原因之外，不推荐使用 Executors 提供的两种快捷的线程池的原因还有：

  1. 实际使用中需要根据自己机器的性能、业务场景来手动配置线程池的参数比如核心线程数、使用的任务队列、饱和策略等等。
  2. 我们应该显示地给我们的线程池命名，这样有助于我们定位问题。

2.监测线程池运行状态

你可以通过一些手段来检测线程池的运行状态比如 SpringBoot 中的 Actuator 组件。

除此之外，我们还可以利用 ThreadPoolExecutor 的相关 API做一个简陋的监控。从下图可以看出， ThreadPoolExecutor提供了获取线程池当前的线程数和活跃线程数、已经执行完成的任务数、正在排队中的任务数等等。

下面是一个简单的 Demo。printThreadPoolStatus()会每隔一秒打印出线程池的线程数、活跃线程数、完成的任务数、以及队列中的任务数。

    /**
     * 打印线程池的状态
     *
     * @param threadPool 线程池对象
     */
    public static void printThreadPoolStatus(ThreadPoolExecutor threadPool) {
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = new ScheduledThreadPoolExecutor(1, createThreadFactory("print-thread-pool-status", false));
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            log.info("=========================");
            log.info("ThreadPool Size: [{}]", threadPool.getPoolSize());
            log.info("Active Threads: {}", threadPool.getActiveCount());
            log.info("Number of Tasks : {}", threadPool.getCompletedTaskCount());
            log.info("Number of Tasks in Queue: {}", threadPool.getQueue().size());
            log.info("=========================");
        }, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
    }

3.建议不同类别的业务用不同的线程池

很多人在实际项目中都会有类似这样的问题：我的项目中多个业务需要用到线程池，是为每个线程池都定义一个还是说定义一个公共的线程池呢？

一般建议是不同的业务使用不同的线程池，配置线程池的时候根据当前业务的情况对当前线程池进行配置，因为不同的业务的并发以及对资源的使用情况都不同，重心优化系统性能瓶颈相关的业务。

我们再来看一个真实的事故案例！ (本案例来源自：《线程池运用不当的一次线上事故》 ，很精彩的一个案例)

上面的代码可能会存在死锁的情况，为什么呢？画个图给大家捋一捋。

试想这样一种极端情况：

假如我们线程池的核心线程数为 n，父任务（扣费任务）数量为 n，父任务下面有两个子任务（扣费任务下的子任务），其中一个已经执行完成，另外一个被放在了任务队列中。由于父任务把线程池核心线程资源用完，所以子任务因为无法获取到线程资源无法正常执行，一直被阻塞在队列中。父任务等待子任务执行完成，而子任务等待父任务释放线程池资源，这也就造成了 "死锁"。

解决方法也很简单，就是新增加一个用于执行子任务的线程池专门为其服务。

4.别忘记给线程池命名

初始化线程池的时候需要显示命名（设置线程池名称前缀），有利于定位问题。

默认情况下创建的线程名字类似 pool-1-thread-n 这样的，没有业务含义，不利于我们定位问题。

给线程池里的线程命名通常有下面两种方式：

**1.利用 guava 的 ThreadFactoryBuilder **

ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder()
                        .setNameFormat(threadNamePrefix + "-%d")
                        .setDaemon(true).build();
ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit.MINUTES, workQueue, threadFactory)

 2.自己实现 ThreadFactor。

import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @author zfang
 * @date 2021/6/11 15:04
 */
public class NamingThreadFactory implements ThreadFactory {

    private final AtomicInteger threadNum = new AtomicInteger();
    private final ThreadFactory delegate;
    private final String name;

    /**
     * 创建一个带名字的线程池生产工厂
     */
    public NamingThreadFactory(ThreadFactory delegate, String name) {
        this.delegate = delegate;
        this.name = name; // TODO consider uniqueness
    }

    @Override
    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = delegate.newThread(r);
        t.setName(name + " [#" + threadNum.incrementAndGet() + "]");
        return t;
    }
}

 shutdown

    public static void shutdownThreadPool(ExecutorService executor, Logger logger) {
        executor.shutdown();//停止接收新任务，原来的任务继续执行
        int retry = 3;
        while (retry > 0) {
            retry--;
            try {
                //当前线程阻塞，直到：
                //等所有已提交的任务（包括正在跑的和队列中等待的）执行完；
                //或者 等超时时间到了（timeout 和 TimeUnit设定的时间）；
                //或者 线程被中断，抛出InterruptedException
                if (executor.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
                    return;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                executor.shutdownNow();
                Thread.interrupted();
            } catch (Throwable ex) {
                if (logger != null) {
                    logger.error("ThreadPoolManager shutdown executor has error : ", ex);
                }
            }
        }
        //立即停止线程池，正在跑的和正在等待的任务都停下了
        executor.shutdownNow();
    }
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