前言

在項(xiàng)目中，我們經(jīng)常會(huì)使用到線程來(lái)處理加快我們的任務(wù)。但為了節(jié)約資源，大多數(shù)程序員都會(huì)把線程進(jìn)行池化，使用線程池來(lái)更好的支持我們的業(yè)務(wù)。

Java線程池ThreadPoolExecutor有幾個(gè)比較核心的參數(shù)，如corePoolSize、maximumPoolSize等等。無(wú)論是在工作中還是在面試中，都會(huì)被問(wèn)到，如何正確的設(shè)置這幾個(gè)參數(shù)。

線程池的參數(shù)并不好配置。一方面線程池的運(yùn)行機(jī)制不是很好理解，配置合理需要強(qiáng)依賴開(kāi)發(fā)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。項(xiàng)目IO密集型還是CPU密集型等等，總歸很難確定一個(gè)完美的參數(shù)，此時(shí)就有了動(dòng)態(tài)線程池的誕生。

動(dòng)態(tài)線程池(DTP)原理

其實(shí)動(dòng)態(tài)線程池并不是很高大上的技術(shù)，它底層依舊是依賴了ThreadPoolExecutor的一些核心接口方法。我們通過(guò)下面圖片可以很清楚的看到，ThreadPoolExecutor本身就給我們提供了很多鉤子方法，讓我們?nèi)ザㄖ苹?/p>

那么其原理也非常簡(jiǎn)單了，我們?cè)谶\(yùn)行中假設(shè)有一個(gè)線程池叫做TaskExecutor

1. 他的核心線程池默認(rèn)假設(shè)是10，現(xiàn)在我發(fā)覺(jué)不夠用了，此時(shí)我想把他的核心線程池調(diào)整為20
2. 我可以寫一個(gè)遠(yuǎn)程配置(可以阿波羅，zk，redis什么都可以)。然后監(jiān)聽(tīng)到了這個(gè)配置變?yōu)榱薱ore.pool.size=20
3. 然后我獲取到了這個(gè)線程池TaskExecutor，并且調(diào)用setCorePoolSize(20)，那么這個(gè)TaskExecutor核心線程數(shù)就變?yōu)榱?0

就是這么簡(jiǎn)單，撥開(kāi)表面，探究原理，內(nèi)部其實(shí)非常的簡(jiǎn)單。當(dāng)時(shí)公司里面的線程池還有加一些友好的界面、監(jiān)控告警、操作日志、權(quán)限校驗(yàn)、審核等等，但本質(zhì)就是監(jiān)聽(tīng)配置，然后調(diào)用setCorePoolSize方法去實(shí)現(xiàn)的，最大線程數(shù)類似。

public void setCorePoolSize(int corePoolSize) {
    if (corePoolSize < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    int delta = corePoolSize - this.corePoolSize;
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    if (workerCountOf(ctl.get()) > corePoolSize)
        interruptIdleWorkers();
    else if (delta > 0) {
        int k = Math.min(delta, workQueue.size());
        while (k-- > 0 && addWorker(null, true)) {
            if (workQueue.isEmpty())
                break;
        }
    }
}

動(dòng)態(tài)線程池縮容

首先提出幾個(gè)問(wèn)題

1. 核心線程數(shù)為5，現(xiàn)在有3個(gè)線程在執(zhí)行，并且沒(méi)有執(zhí)行完畢，我修改核心線程數(shù)為4，是否修改成功
2. 核心線程數(shù)為5，現(xiàn)在有3個(gè)線程在執(zhí)行，并且沒(méi)有執(zhí)行完畢，我修改核心線程數(shù)為1，是否修改成功

讓我們帶著疑問(wèn)去思考問(wèn)題。

1. 首先第一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楹诵木€程池?cái)?shù)為5，僅有3個(gè)在執(zhí)行，我修改為4，那么因?yàn)橛?個(gè)空閑的線程，它只需要銷毀1個(gè)空閑線程即可，因此是成功的
2. 第二個(gè)問(wèn)題，核心線程池?cái)?shù)為5，僅有3個(gè)在執(zhí)行，我修改為1。雖然有2個(gè)空閑線程，但是我需要銷毀4個(gè)線程。因?yàn)橛?個(gè)空閑線程，2個(gè)非空閑線程。我只能銷毀2個(gè)空閑線程，另外2個(gè)執(zhí)行的任務(wù)不能被打斷，也就是執(zhí)行后仍然為3個(gè)核心線程數(shù)。
3. 那什么時(shí)候銷毀剩下2個(gè)執(zhí)行的線程呢，等到2個(gè)執(zhí)行的任務(wù)完畢之后，就會(huì)銷毀它了。假設(shè)這個(gè)任務(wù)是一個(gè)死循環(huán)，永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束，那么核心線程數(shù)永遠(yuǎn)是3，永遠(yuǎn)不能設(shè)置為1

我們舉一個(gè)代碼的例子如下

ThreadPoolExecutor es = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
es.prestartAllCoreThreads();  // 預(yù)啟動(dòng)所有核心線程

// 啟動(dòng)三個(gè)任務(wù)，執(zhí)行次數(shù)不一樣
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    int finalI = i;
    es.execute(() -> {
        int cnt = 0;
        while (true) {
            try {
                cnt++;
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

                if (cnt > finalI + 1) {
                    log.info(Thread.currentThread().getName() + " 執(zhí)行完畢");
                    break;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });
}
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  // 等待線程池中的線程執(zhí)行
log.info("修改前 es = {}", es);  // 這里核心線程數(shù)必定是5

es.setCorePoolSize(1);  // 修改核心線程數(shù)為1，但是核心線程數(shù)為5，并且有3個(gè)線程在執(zhí)行任務(wù)，

while (true) {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 等待
    log.info("修改后 es = {}", es);
}

輸出結(jié)果為如下

// 修改前核心線程數(shù)為5，運(yùn)行線程數(shù)為3
[修改前 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 5, active threads = 3, queued tasks = 0, completed tasks = 0]]

// 因?yàn)橛?個(gè)空閑線程，先把2個(gè)空閑線程給銷毀了，剩下3個(gè)線程
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 0, completed tasks = 0]]

// 等第1個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢，剩下2個(gè)線程
[Main.lambda$d$0:38] [pool-2-thread-1 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 2, active threads = 2, queued tasks = 0, completed tasks = 1]]

// 等第2個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢，剩下1個(gè)線程
[Main.lambda$d$0:38] [pool-2-thread-2 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 1, active threads = 1, queued tasks = 0, completed tasks = 2]]

// 等第3個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢，剩下1個(gè)線程。因?yàn)槲倚薷牡木褪?個(gè)核心線程
[Main.lambda$d$0:38] [pool-2-thread-3 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@72d818d1[Running, pool size = 1, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 3]]

有興趣的讀者可以拿這塊帶去自己去試試，輸出結(jié)果里面的注釋 我寫的非常詳細(xì)，大家可以詳細(xì)品品這塊輸出結(jié)果。

動(dòng)態(tài)線程池?cái)U(kuò)容

擴(kuò)容我就不提問(wèn)問(wèn)題了，和縮容異曲同工，但我希望讀者可以先看下以下代碼，不要看答案，認(rèn)為會(huì)輸出什么結(jié)果，看下是否和自己想的是否一樣，如果一樣，那說(shuō)明你已經(jīng)完全懂了，如果不一樣，是什么原因。

// 核心線程數(shù)1，最大線程數(shù)10
ThreadPoolExecutor es = new ThreadPoolExecutor(1, 10, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
es.prestartAllCoreThreads();  // 預(yù)啟動(dòng)所有核心線程

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    int finalI = i;
    es.execute(() -> {
        int cnt = 0;
        while (true) {
            try {
                cnt++;
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

                if (cnt > finalI + 1) {
                    log.info(Thread.currentThread().getName() + " 執(zhí)行完畢");
                    break;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });
}

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  // 等待線程池中的線程執(zhí)行
log.info("修改前 es = {}", es);  // 這里核心線程數(shù)必定是1, 隊(duì)列里面有4個(gè)任務(wù)

es.setCorePoolSize(3);  // 修改核心線程數(shù)為3

while (true) {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 等待
    log.info("修改后 es = {}", es);
}   

輸出結(jié)果為如下 （注意觀察輸出queued tasks的變化?。?！）

[修改前 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 1, active threads = 1, queued tasks = 4, completed tasks = 0]]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 2, completed tasks = 0]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-1 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 1, completed tasks = 1]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-2 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 0, completed tasks = 2]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-3 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 2, queued tasks = 0, completed tasks = 3]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-1 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 1, queued tasks = 0, completed tasks = 4]]

[Main.lambda$a$1:73] [pool-2-thread-2 執(zhí)行完畢]
[修改后 es = java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1e397ed7[Running, pool size = 3, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 5]]

最后

在業(yè)務(wù)中，我們?yōu)榱颂岣咝适褂昧司€程，為了加快線程我們使用了線程池，而又為了更好的利用線程池的資源，我們又實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)化線程池。這也就是遇到問(wèn)題、探索問(wèn)題、解決問(wèn)題的一套思路吧。

我們從底層原理分析，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)線程池的底層原理非常簡(jiǎn)單，希望大家不要恐懼，往往撥開(kāi)外衣，發(fā)現(xiàn)里面最根本的原理，才能是我們更好的捋清楚其中的邏輯。希望本文提供的動(dòng)態(tài)化線程池思路能對(duì)大家有幫助。

最終也極力希望讀者朋友們，可以將上述兩個(gè)例子詳細(xì)分析一下原因，相信會(huì)有不小的進(jìn)步，謝謝大家。