异步任务-线程池配置

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📖 本章内容：【基于线程池执行异步任务】

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一、线程池介绍

1.1【线程池核心参数】

• 👉🏽使用线程池可以带来以下好处

- 降低资源消耗。降低频繁创建、销毁线程带来的额外开销，复用已创建线程
- 降低使用复杂度。将任务的提交和执行进行解耦
- 我们只需要创建一个线程池，然后往里面提交任务就行
- 具体执行流程由线程池自己管理，降低使用复杂度
- 提高线程可管理性。能安全有效的管理线程资源，避免不加限制无限申请造成资源耗尽风险
- 提高响应速度。任务到达后，直接复用已创建好的线程执行

• 👉🏽ThreadPoolExecutor 都有哪些核心参数

核心线程数（corePoolSize）
最大线程数（maximumPoolSize）
空闲线程超时时间（keepAliveTime）
时间单位（unit）
阻塞队列（workQueue）
拒绝策略（handler）
线程工厂（ThreadFactory）

1.2【任务拒绝策略】

• 👉🏽任务拒绝策略

AbortPolicy：丢弃任务，抛运行时异常
CallerRunsPolicy：由调用者线程去执行
DiscardPolicy：直接丢弃任务本身
DiscardOldestPolicy：从队列中踢出最先进入队列（最后一个执行）的任务

• 👉🏽线程池的执行流程

1. 判断线程池的状态，如果不是RUNNING状态，直接执行拒绝策略
2. 如果 当前线程数 < 核心线程池，则新建一个线程来处理提交的任务
3. 如果 当前线程数 > 核心线程数且任务队列没满，则将任务放入阻塞队列等待执行
4. 如果 核心线程池 < 当前线程池数 < 最大线程数且任务队列已满，则创建新的线程执行提交的任务
5. 如果 当前线程数 > 最大线程数且队列已满，则执行拒绝策略拒绝该任务

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二、配置线程池

2.1【引入依赖】

<dependency>
    <groupId>org.apache.commonsgroupId>
    <artifactId>commons-pool2artifactId>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.commonsgroupId>
	<artifactId>commons-lang3artifactId>
	<version>3.12.0version>
dependency>

# 线程池配置
thread:
  corePoolSize: 50 # 核心线程池大小
  maxPoolSize: 200 # 最大可创建的线程数
  queueCapacity: 1000  # 队列最大长度
  keepAliveSeconds: 300  # 线程池维护线程所允许的空闲时间

/**
 * @author  Silence Lamb
 * @apiNote  读取线程池配置信息
 */
@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "thread")
public class ThreadProperties {

    @ApiModelProperty("核心线程池大小 ")
    private int corePoolSize = 50;

    @ApiModelProperty("最大可创建的线程数")
    private int maxPoolSize = 200;

    @ApiModelProperty(" 队列最大长度")
    private int queueCapacity = 1000;

    @ApiModelProperty("线程池维护线程所允许的空闲时间")
    private int keepAliveSeconds = 300;

}

2.2【配置线程池】

/**
 * @author  Silence Lamb
 * @apiNote  线程池配置信息
 */
@Configuration
public class ThreadPoolConfig {

    @Resource
    private ThreadProperties threadProperties;
}

线程池参数说明

• 👉corePoolSize: 核心线程数

核心线程会一直存活，及时没有任务需要执行
当线程数小于核心线程数时，即使有线程空闲，线程池也会优先创建新线程处理
设置allowCoreThreadTimeout=true（默认false）时，核心线程会超时关闭

• 👉maximumPoolSize：最大线程数

当线程数=corePoolSize，且任务队列已满时。线程池会创建新线程来处理任务
当线程数=maxPoolSize，且任务队列已满时，线程池会拒绝处理任务而抛出异常

• 👉keepAliveTime：线程空闲时间

当线程空闲时间达到keepAliveTime时，线程会退出，直到线程数量=corePoolSize
如果allowCoreThreadTimeout=true，则会直到线程数量=0

• 👉queueCapacity：任务队列容量（阻塞队列）

当核心线程数达到最大时，新任务会放在队列中排队等待执行

• 👉rejectedExecutionHandler：任务拒绝处理器

AbortPolicy：丢弃任务，抛运行时异常
CallerRunsPolicy：由调用者线程去执行
DiscardPolicy：直接丢弃任务本身
DiscardOldestPolicy：从队列中踢出最先进入队列（最后一个执行）的任务

1【创建线程池】

• 现在大多数公司都在遵循阿里巴巴 Java 开发规范
• 该规范里明确说明不允许使用 Executors 创建线程池
• 而是通过 ThreadPoolExecutor 显示指定参数去创建

	/**
	 * 创建线程池
	 *
	 * @param
 	* @return
 	*/
	@Bean("threadPoolExecutor")
    public ThreadPoolTaskExecutor threadPoolExecutor(){
        ThreadPoolTaskExecutor threadPoolTaskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        //核心线程池大小
        threadPoolTaskExecutor.setMaxPoolSize(threadProperties.getMaxPoolSize());
        //最大可创建的线程数
        threadPoolTaskExecutor.setCorePoolSize(threadProperties.getCorePoolSize());
        //队列最大长度
        threadPoolTaskExecutor.setQueueCapacity(threadProperties.getQueueCapacity());
        //线程池维护线程所允许的空闲时间
        threadPoolTaskExecutor.setKeepAliveSeconds(threadProperties.getKeepAliveSeconds());
        //拒绝策略
        threadPoolTaskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        return threadPoolTaskExecutor;
   	}

• ThreadPoolExecutor 来创建线程池，那核心参数设置多少合适呢

Ncpu = CPU 核数

Ucpu = 目标 CPU 利用率，0 <= Ucpu <= 1

W / C = 等待时间 / 计算时间

要程序跑到 CPU 的目标利用率，需要的线程数为：

Nthreads = Ncpu * Ucpu * (1 + W / C)

👉🏽 参考：线程池中各个参数如何合理设置

2【执行周期性任务】

	/**
	 * 执行周期性或定时性任务
 	*
 	* @return
 	*/
    @Bean("scheduledExecutorService")
    public ScheduledExecutorService scheduledExecutorService() {
        //创建基本线程工厂-且设置命名格式-设置成守护线程
        BasicThreadFactory basicThreadFactory =
            new BasicThreadFactory.Builder().namingPattern("schedule-pool-%d").daemon(true).build();
        ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy callerRunsPolicy = new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy();
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(threadProperties.getCorePoolSize(), basicThreadFactory, callerRunsPolicy);
    }

2.3【获取bean】

/**
 * @author Silence Lamb
 * @apiNote 在非spring管理环境中获取bean
 */
@Component
public final class SpringUtils implements BeanFactoryPostProcessor, ApplicationContextAware {

    private static ConfigurableListableBeanFactory configurableListableBeanFactory;
    private static ApplicationContext applicationContext;

    /**
     * 在标准初始化后修改应用程序上下文的内部 Bean 工厂
     * 所有 Bean 定义都将被加载，但尚未实例化任何 bean。这允许覆盖或添加属性
     * 甚至可以覆盖或添加属性到急切初始化的 bean。
     */
    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        SpringUtils.configurableListableBeanFactory = beanFactory;
    }

    /**
     * 置运行此对象的应用程序上下文
     * 通常，此调用将用于初始化对象。
     * 在填充正常 bean 属性之后但在 init 回调之前调用
     */
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        SpringUtils.applicationContext = applicationContext;
    }

    /**
     * 获取对象
     *
     * @return Object 一个以所给名字注册的bean的实例
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> T getBean(String name) throws BeansException {
        return (T) configurableListableBeanFactory.getBean(name);
    }

    /**
     * 获取配置文件中的值
     *
     * @param key 配置文件的key
     * @return 当前的配置文件的值
     */
    public static String getRequiredProperty(String key) {
        return applicationContext.getEnvironment().getRequiredProperty(key);
    }
}

2.4【异步任务管理器】

/**
 * @author SilenceLamb
 * @apiNote 异步任务管理器
 */
@Scope(name = "Singleton", description = "单例对象")
@Service("asyncManager")
public class AsyncManager {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger("ShutDown-ThreadPool");
    @ApiModelProperty("操作延迟10毫秒")
    private final int OPERATE_DELAY_TIME = 10;
    @Resource(name = "scheduledExecutorService")
    private ScheduledExecutorService scheduledExecutorService;

    /**
     * 执行异步任务
     */
    public void start(TimerTask timerTask) {
        scheduledExecutorService.schedule(timerTask, OPERATE_DELAY_TIME, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    /**
     * 停止任务线程池
     * 确保应用退出时能关闭后台线程(对象销毁时执行)
     *
     * @throws Exception
     */
    @PreDestroy
    public void stop() {
        try {
            ThreadUtils.shutdown(scheduledExecutorService);
            log.info("关闭后台任务任务线程池");
        } catch (Exception e) {
            log.error(e.getMessage(), e);
        }
    }
}

• 👉🏽execute() 提交任务和 submit() 提交任务有啥不同

1. execute() 无返回值
2. submit() 有返回值：会返回一个 FutureTask，然后可以调用 get() 方法阻塞获取返回值

• 👉🏽自定义关闭线程方法

 * 停止线程池
 * 先使用shutdown, 停止接收新任务并尝试完成所有已存在任务.
 * 如果超时, 则调用shutdownNow, 取消在workQueue中Pending的任务,并中断所有阻塞函数.
 * 如果仍然超時，則強制退出.
 * 另对在shutdown时线程本身被调用中断做了处理.

     public static void shutdown(ExecutorService pool) {
        if (pool != null && !pool.isShutdown()) {
            pool.shutdown();
            try {
                if (!pool.awaitTermination(120, TimeUnit.SECONDS)) {
                    pool.shutdownNow();
                    if (!pool.awaitTermination(120, TimeUnit.SECONDS)) {
                        log.info("Pool did not terminate");
                    }
                }
            } catch (InterruptedException ie) {
                pool.shutdownNow();
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
    }

    /**
     * 打印线程异常信息
     */
    public static void printException(Runnable r, Throwable t) {
        if (t == null && r instanceof Future<?>) {
            try {
                Future<?> future = (Future<?>) r;
                if (future.isDone()) {
                    future.get();
                }
            } catch (CancellationException ce) {
                t = ce;
            } catch (ExecutionException ee) {
                t = ee.getCause();
            } catch (InterruptedException ie) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
        if (t != null) {
            log.error(t.getMessage(), t);
        }
    }

	/**
     * sleep等待,单位为毫秒
     */
    public static void sleep(long milliseconds) {
        try {
            Thread.sleep(milliseconds);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

2.5【创建要执行的任务】

/**
 * @author Silence Lamb
 * @apiNote 异步任务
 */
public class AsyncTask {

    private static final Logger USER_LOGGER = LoggerFactory.getLogger("Login-AsyncTask");
    /**
     * 重写run方法执行任务
     */
    public TimerTask test() {
        return new TimerTask() {
            /**
             * The action to be performed by this timer task.
             */
            @Override
            public void run() {
                USER_LOGGER.info("记录登录信息");
            }
        };
    }
}

• 测试异步任务：http://localhost/test/async

/**
 * @author Silence Lamb
 * @apiNote 测试异步任务
 */
@RestController
@RequestMapping("/test")
public class AsyncController {

    @RequestMapping("/async")
    public String testAsync() throws Exception {
        AsyncManager.asyncManager().start(new AsyncTask().test());
        return "登录成功";
    }
}

• 控制台就会打印信息

 Login-AsyncTask     : 记录登录信息

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