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ThreadPoolExecutor 最佳实践

news 2025/8/15 8:36:48

1. 基本定位

ThreadPoolExecutor 是 Java 并发包核心线程池实现，管理线程生命周期和任务调度，主要解决：

线程复用（减少频繁创建销毁线程的开销）
任务调度（控制并发度、任务队列、拒绝策略）
资源隔离（不同任务用不同线程池，避免互相阻塞）

它实现了：

Executor（任务执行接口）
ExecutorService（任务提交/关闭接口）
支持生命周期管理（shutdown、shutdownNow）
内置任务统计与监控 API

2. 构造方法与参数详解

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                // 核心线程数int maximumPoolSize,             // 最大线程数long keepAliveTime,               // 非核心线程空闲回收时间TimeUnit unit,                    // 时间单位BlockingQueue<Runnable> workQueue,// 任务队列ThreadFactory threadFactory,      // 线程工厂RejectedExecutionHandler handler  // 拒绝策略
)

参数	含义	核心作用	调优建议
corePoolSize	核心线程数	常驻执行任务的线程数（默认不回收）	CPU 密集型 = CPU 核数+1；IO 密集型 = CPU 核数 × 2~4
maximumPoolSize	最大线程数	峰值时可扩容到的线程数	有界队列下才有意义
keepAliveTime	空闲时间	非核心线程的回收时间	流量波动大时调短，减少空闲线程占用
unit	时间单位	keepAliveTime 的单位	常用 SECONDS
workQueue	任务队列	决定任务缓冲与调度策略	有界队列防 OOM
threadFactory	线程工厂	线程命名、优先级、守护状态	建议自定义，方便排查
handler	拒绝策略	队列与线程均满时的处理逻辑	核心任务用 CallerRunsPolicy

3. 执行流程（源码级）

调用 execute(Runnable) 时，流程如下：

核心线程不足
→ 直接创建新线程执行任务（addWorker(command, true)）
核心线程已满
→ 尝试放入任务队列（workQueue.offer(command)）
队列已满
→ 尝试创建非核心线程（addWorker(command, false)）
非核心线程已满
→ 执行拒绝策略（handler.reject()）

源码关键片段：

 public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();/** Proceed in 3 steps:** 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to* start a new thread with the given command as its first* task.  The call to addWorker atomically checks runState and* workerCount, and so prevents false alarms that would add* threads when it shouldn't, by returning false.** 2. If a task can be successfully queued, then we still need* to double-check whether we should have added a thread* (because existing ones died since last checking) or that* the pool shut down since entry into this method. So we* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if* stopped, or start a new thread if there are none.** 3. If we cannot queue task, then we try to add a new* thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated* and so reject the task.*/int c = ctl.get();if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {if (addWorker(command, true))return;c = ctl.get();}if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {int recheck = ctl.get();if (! isRunning(recheck) && remove(command))reject(command);else if (workerCountOf(recheck) == 0)addWorker(null, false);}else if (!addWorker(command, false))reject(command);}private static int runStateOf(int c)     { return c & ~COUNT_MASK; }private static int workerCountOf(int c)  { return c & COUNT_MASK; }

4. 内部核心结构

4.1 ctl（线程池状态 + 线程数）

高 3 位表示线程池状态（RUNNING/SHUTDOWN/STOP/TIDYING/TERMINATED）
低 29 位表示当前线程数

4.2 Worker（工作线程）

ThreadPoolExecutor.Worker 继承 AQS，封装了线程对象和首个任务
持有独占锁，防止在执行任务时被错误中断

4.3 getTask()（任务获取逻辑）

核心线程：queue.take()（阻塞等待）
非核心线程：queue.poll(keepAliveTime)（超时等待，超时回收）

5. 常用任务队列类型

队列类型	是否有界	特点	适用场景
SynchronousQueue	容量=0	任务直接交给线程，不排队	高并发短任务
LinkedBlockingQueue	默认无界	可缓冲大量任务，FIFO	低风险流量，需指定容量
ArrayBlockingQueue	有界	固定容量，FIFO	内存可控，高峰可触发扩容
PriorityBlockingQueue	默认无界	按优先级执行	调度系统
DelayQueue	默认无界	延迟任务队列	定时任务

6. 拒绝策略（RejectedExecutionHandler）

AbortPolicy（默认） → 抛异常
CallerRunsPolicy → 调用方线程执行任务
DiscardPolicy → 直接丢弃
DiscardOldestPolicy → 丢弃最老任务，重试入队

生产建议：

核心业务：CallerRunsPolicy + 日志告警
非关键业务：DiscardPolicy

7. 最佳实践配置

7.1 CPU 密集型任务

new ThreadPoolExecutor(Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1,Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1,0L, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(1000),threadFactory,new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);

7.2 IO 密集型任务

new ThreadPoolExecutor(cpu * 2,cpu * 4,60L, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(2000),threadFactory,new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);

7.3 流量波动场景（核心线程可回收）

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(4, 20,60L, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(500),threadFactory
);
executor.allowCoreThreadTimeOut(true);