Executors：為什麼阿里不待見我？

2021 年 11 月 11 日
筆記
Java並發

大家好，我是Excutors，一個老實的工具類。

有個叫老三的程序員在文章要是以前有人這麼講線程池，我早就該明白了！里挖了一個坑，說要把我介紹給大家認識認識。

我其實挺委屈的，作為一個沒得感情，老實幹活的工具類，我卻上了阿里巴巴的黑名單。他們在一本叫《Java開發手冊》的冊子里寫道：

作者畫外音：人家為啥給你拉黑，不寫的清清楚楚嘛，你有啥可委屈的。而且你這個傢伙就是表面看起來老實，活是你乾的嗎？幹活的不都是小老弟ThreadPoolExecutor。來，我一個個給你數。

1. newFixedThreadPool

FixedThreadPool,是一個固定大小的線程池。

看一下它的源代碼實現：

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

直接調用ThreadPoolExecutor的構造方法。

核心線程數和最大線程數相同
使用LinkedBlockingQueue作為任務隊列

FixedThreadPool的execute()運行示意圖：

整體運行過程：

當前運行線程少於corePoolSize，則創建新線程執行任務
當前運行線程大於corePoolSize，將任務加入LinkedBlockingQueue
線程池中線程執行完任務後，會循環從LinkedBlockingQueue中獲取任務執行

因為使用無界隊列LinkedBlockingQueue來存儲不能執行的任務，所以不會觸發拒絕服務策略，可能會導致OOM。

2. newSingleThreadExecutor

SingleThreadExecutor是使用單個線程工作的線程池。

實現源碼如下：

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

直接調用ThreadPoolExecutor的構造方法。

核心線程數和最大線程數都是1
使用LinkedBlockingQueue作為任務隊列

SingleThreadExecutor的運行流程：

當前無運行線程，創建一個線程來執行任務
當前有線程運行，將任務加入LinkedBlockingQueue
線程執行完任務後，會循環從LinkedBlockingQueue中獲取任務來執行

這裡用了無界隊列LinkedBlockingQueue，同樣可能會導致OOM。

3. newCachedThreadPool

CachedThreadPool是一個會根據需要創建新線程的線程池。

實現源碼：

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

直接調用ThreadPoolExecutor的構造方法。

核心線程數為0，最大線程數是非常大的一個數字Integer.MAX_VALUE
使用沒有容量的SynchronousQueue作為工作隊列
keepAliveTime設置為60L，空閑線程空閑60秒之後就會被終止

CachedThreadPool的運行流程：

如果當前有空閑線程，使用空閑線程來執行任務
如果沒有空閑線程，創建一個新線程來執行任務
新建的線程執行完任務後，會執行poll（keepAliveTime，TimeUnit.NANOSECONDS）,在SynchronousQueue里等待60s

這裡線程池的大小沒有限制，可能會無限創建線程，導致OOM。

4. newScheduledThreadPool

ScheduledThreadPool是一個具備調度功能的線程池。

實現源碼：

    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

可以看到，這個線程池不太一樣，它調用的是ScheduledThreadPoolExecutor的構造方法。

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

最大線程數是Integer.MAX_VALUE，無限大
使用DelayedWorkQueue作為任務隊列

ScheduledThreadPoolExecutor執行任務的流程：

主要分為兩大部分：

調用scheduleAtFixedRate()/scheduleWithFixedDelay()方法，會向DelayQueue添加一個ScheduledFutureTask。
線程池的線程從DelayQueue中獲取ScheduledFutureTask，然後執行任務。

它同樣可以無限創建線程，所以也存在OOM的風險。

為了實現周期性執行任務，ScheduledThreadPoolExecutor對ThreadPoolExecutor進行了一些改造[4]：

ScheduledFutureTask來作為調度任務的實現

它主要包含了3個成員變量time(任務將要被執行的具體時間)、sequenceNumber（任務的序號）、period(任務執行的間隔周期)
使用DelayQueue作為任務隊列

DelayQueue封裝了了一個PriorityQueue，會對對隊列中的ScheduledFutureTask進行排序，排序的優先級time>sequenceNumber。

ScheduledThreadPoolExecutor的任務執行主要分為4步：

線程池裡的線程1從DelayQueue中獲取已到期的ScheduledFutureTask（DelayQueue.take()）
線程1執行這個ScheduledFutureTask
線程1修改ScheduledFutureTask的time變量為下次將要被執行的時間。
線程1把這個修改time之後的ScheduledFutureTask放回DelayQueue中（DelayQueue.add()）

Excutors自述：這，這……工具類出的問題不叫bug。雖然我偷懶不幹活，還可能會OOM，但我還是一個好工具類，嗚嗚……

作者：是啊，其實Excutors有什麼錯呢？它只是一個沒得感情的工具類，有錯的只是不恰當地用它的人。所以，知其然且知其所以然，搞懂原理，靈活應用。我們應該像一個士兵一樣，不只是會扣動扳機，還會拆解保養槍械。

我是三分惡，一個號稱能文能武的全棧開發。

點贊、關注不迷路，咱們下期見！

參考：

[1]. 《Java並發編程的藝術》

[2]. 講真這次絕對讓你輕鬆學習線程池

[3]. 小傅哥《Java面經手冊》

[4]. 《Java並發編程之美》

[5]. 阿里巴巴《Java開發手冊》

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