线程池的核心参数设置及拒绝策略选择

1. 线程池的核心参数设置

在创建线程池时，合理设置线程池的核心参数对系统的性能和稳定性至关重要。Java中的ThreadPoolExecutor允许开发者通过以下核心参数灵活配置线程池。

1.1 核心线程数 (corePoolSize)

• 作用：线程池在空闲时保留的最小线程数量，线程池在初始阶段会先创建corePoolSize个线程来执行任务。
• 设置建议：
  • CPU密集型任务：核心线程数可设置为CPU核数 + 1。因为CPU密集型任务占用CPU资源较多，线程过多反而会导致上下文切换开销。
  • I/O密集型任务：核心线程数可以设置为2 * CPU核数或更多。I/O操作（如网络、文件系统）大部分时间处于等待状态，线程可以适度增加以充分利用等待时间。

int corePoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1;

1.2 最大线程数 (maximumPoolSize)

• 作用：线程池能容纳的最大线程数量，超过corePoolSize后的线程只能在任务量激增时才会被创建，超出最大线程数的任务将触发拒绝策略。
• 设置建议：
  • 如果任务为短时间内突增的场景，设置较大的maximumPoolSize可以应对任务高峰。
  • 但如果任务长期保持高负载，过多的线程会导致系统资源过度消耗，可以将maximumPoolSize设置为corePoolSize的2倍。

int maximumPoolSize = corePoolSize * 2;

1.3 阻塞队列 (BlockingQueue)

• 作用：用于存放等待执行的任务。当线程池中的所有线程都在工作时，新的任务会进入任务队列。
• 设置建议：
  • 如果任务执行时间较短，可以使用有界队列（如ArrayBlockingQueue）防止系统内存过载。
  • 如果任务数量不可预期，且系统能够容纳更多任务，可以使用无界队列（如LinkedBlockingQueue），但要注意无界队列可能导致任务无限增长，最终耗尽系统资源。

BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(100);

1.4 空闲线程存活时间 (keepAliveTime)

• 作用：当线程池中的线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程在等待新任务的时间超过keepAliveTime后会被终止。
• 设置建议：
  • 适用于对资源敏感的应用场景。对于临时性任务高峰后，可以通过设置合理的keepAliveTime来释放线程资源，避免过多空闲线程占用系统资源。

long keepAliveTime = 60;  // 单位为秒

1.5 线程工厂 (ThreadFactory)

• 作用：用于创建线程。可以通过自定义ThreadFactory为线程设置特定属性（如命名、优先级等），方便调试和监控。
• 设置建议：
  • 使用默认的Executors.defaultThreadFactory()或自定义工厂为线程命名，便于在监控和日志中区分不同任务线程。

ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();

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2. 线程池拒绝策略选择

当线程池无法处理新任务时，触发拒绝策略。Java提供了4种默认的拒绝策略，可以根据场景选择合适的处理方式。

2.1 AbortPolicy（默认策略）

• 描述：直接抛出RejectedExecutionException异常，拒绝提交的新任务。
• 适用场景：任务执行是必不可少的，且需要快速反馈任务拒绝的场景，如核心业务流程无法承受任务丢失。

RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();

2.2 CallerRunsPolicy

• 描述：由提交任务的线程（调用者线程）执行任务，而不是线程池中的线程。
• 适用场景：当任务量超出线程池的处理能力时，能够减轻线程池的负担，但可能会降低调用线程的执行效率。适用于能容忍任务延迟的场景。

RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy();

2.3 DiscardPolicy

• 描述：直接丢弃无法处理的任务，不抛出任何异常。
• 适用场景：允许部分任务在高负载情况下丢失，如日志记录或分析等非关键任务。

RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy();

2.4 DiscardOldestPolicy

• 描述：丢弃任务队列中等待时间最长的任务，腾出空间来处理新任务。
• 适用场景：当需要优先执行最新提交的任务，而不是已经等待较长时间的任务时使用。

RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy();

2.5 自定义拒绝策略

• 描述：开发者可以实现RejectedExecutionHandler接口来自定义拒绝策略，例如记录日志、重试提交等。
• 适用场景：当默认策略无法满足业务需求时，可以根据业务场景进行灵活的定制化处理。

public class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        // 记录被拒绝的任务
        System.out.println("Task " + r.toString() + " rejected.");
        // 自定义处理逻辑
    }
}

RejectedExecutionHandler handler = new CustomRejectedExecutionHandler();

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3. 如何选择拒绝策略？

• 任务不可丢失：选择AbortPolicy，及时抛出异常，确保开发者知道任务被拒绝，适合关键任务场景。
• 容忍任务延迟：选择CallerRunsPolicy，调用线程执行任务，适合能够容忍一定程度延迟的任务。
• 允许任务丢失：选择DiscardPolicy或DiscardOldestPolicy，适合非关键性任务，如日志、监控等。
• 高并发、临时任务高峰：可以自定义拒绝策略来实现任务的重试、优先级调度或日志记录等功能，避免任务丢失。

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4. 示例：综合使用线程池参数与拒绝策略

ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
    4,                                  // corePoolSize
    8,                                  // maximumPoolSize
    60L, TimeUnit.SECONDS,              // keepAliveTime
    new ArrayBlockingQueue<>(100),      // 阻塞队列
    Executors.defaultThreadFactory(),   // 线程工厂
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 拒绝策略
);

此配置的线程池：

• 核心线程数为4，最大线程数为8。
• 超过100个任务时，调用线程自己执行任务，避免丢失任务。
• 线程空闲时间超过60秒会自动销毁多余线程。

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5. 总结

• 核心线程数、最大线程数、任务队列和拒绝策略需要结合业务特点和系统资源进行配置。
• 拒绝策略的选择应考虑任务的优先级、可丢弃性和系统的性能压力，确保在高并发场景下系统的稳定性和任务的合理处理。