面试突击32:为什么创建线程池一定要用ThreadPoolExecutor?
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在 Java 語言中,并發編程都是依靠線程池完成的,而線程池的創建方式又有很多,但從大的分類來說,線程池的創建總共分為兩大類:手動方式使用 ThreadPoolExecutor 創建線程池和使用 Executors 執行器自動創建線程池。
那究竟要使用哪種方式來創建線程池呢?我們今天就來詳細的聊一聊。
先說結論
在 Java 語言中,一定要使用 ThreadPoolExecutor 手動的方式來創建線程池,因為這種方式可以通過參數來控制最大任務數和拒絕策略,讓線程池的執行更加透明和可控,并且可以規避資源耗盡的風險。
OOM風險演示
假如我們使用了 Executors 執行器自動創建線程池的方式來創建線程池,那么就會存現線程溢出的風險,以 CachedThreadPool 為例我們來演示一下:
import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;public class ThreadPoolExecutorExample {static class OOMClass {// 創建 1MB 大小的變量(1M = 1024KB = 1024*1024Byte)private byte[] data_byte = new byte[1 * 1024 * 1024];}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 使用執行器自動創建線程池ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();List list = new ArrayList<>();// 添加任務for (int i = 0; i < 10; i++) {int finalI = i;threadPool.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 定時添加try {Thread.sleep(finalI * 200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 將 1M 對象添加到集合OOMClass oomClass = new OOMClass();list.add(oomClass);System.out.println("執行任務:" + finalI);}});}} }第 2 步將 Idea 中 JVM 最大運行內存設置為 10M(設置此值主要是為了方便演示),如下圖所示:

以上程序的執行結果如下圖所示:

從上述結果可以看出,當線程執行了 7 次之后就開始出現 OutOfMemoryError 內存溢出的異常了。
內存溢出原因分析
想要了解內存溢出的原因,我們需要查看 CachedThreadPool 實現的細節,它的源碼如下圖所示:

構造函數的第 2 個參數被設置成了 Integer.MAX_VALUE,這個參數的含義是最大線程數,所以由于 CachedThreadPool 并不限制線程的數量,當任務數量特別多的時候,就會創建非常多的線程。而上面的 OOM 示例,每個線程至少要消耗 1M 大小的內存,加上 JDK 系統類的加載也要占用一部分的內存,所以當總的運行內存大于 10M 的時候,就出現內存溢出的問題了。
使用ThreadPoolExecutor來改進
接下來我們使用 ThreadPoolExecutor 來改進一下 OOM 的問題,我們使用 ThreadPoolExecutor 手動創建線程池的方式,創建一個最大線程數為 2,最多可存儲 2 個任務的線程池,并且設置線程池的拒絕策略為忽略新任務,這樣就能保證線程池的運行內存大小不會超過 10M 了,實現代碼如下:
import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.*;/*** ThreadPoolExecutor 演示示例*/ public class ThreadPoolExecutorExample {static class OOMClass {// 創建 1MB 大小的變量(1M = 1024KB = 1024*1024Byte)private byte[] data_byte = new byte[1 * 1024 * 1024];}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 手動創建線程池,最大線程數 2,最多存儲 2 個任務,其他任務會被忽略ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 2,0L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(2),new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()); // 拒絕策略:忽略任務List list = new ArrayList<>();// 添加任務for (int i = 0; i < 10; i++) {int finalI = i;threadPool.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 定時添加try {Thread.sleep(finalI * 200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 將 1m 對象添加到集合OOMClass oomClass = new OOMClass();list.add(oomClass);System.out.println("執行任務:" + finalI);}});}// 關閉線程池threadPool.shutdown();// 檢測線程池的任務執行完while (!threadPool.awaitTermination(3, TimeUnit.SECONDS)) {System.out.println("線程池中還有任務在處理");}} }以上程序的執行結果如下圖所示:

從上述結果可以看出,線程池從開始執行到執行結束都沒有出現 OOM 的異常,這就是手動創建線程池的優勢。
其他創建線程池的問題
除了 CachedThreadPool 線程池之外,其他使用 Executors 自動創建線程池的方式,也存在著其他一些問題,比如 FixedThreadPool 它的實現源碼如下:

而默認情況下任務隊列 LinkedBlockingQueue 的存儲容量是 Integer.MAX_VALUE,也是趨向于無限大,如下圖所示:

這樣就也會造成,因為線程池的任務過多而導致的內存溢出問題。其他幾個使用 Executors 自動創建線程池的方式也存在此問題,這里就不一一演示了。
總結
線程池的創建方式總共分為兩大類:手動使用 ThreadPoolExecutor 創建線程池和自動使用 Executors 執行器創建線程池的方式。其中使用 Executors 自動創建線程的方式,因為線程個數或者任務個數不可控,可能會導致內存溢出的風險,所以在創建線程池時,建議使用 ThreadPoolExecutor 的方式來創建。
是非審之于己,毀譽聽之于人,得失安之于數。
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