java中自定义线程池最佳实践

在现代应用程序中，线程池是一种常用的技术，可以有效管理和复用线程资源，从而提升系统的并发性能和稳定性。本文将详细介绍自定义线程池的最佳实践，涵盖从线程池大小配置、队列选择到拒绝策略、任务设计等各个方面。

1. 线程池大小配置

选择合适的线程池大小是提高系统性能的关键。不同类型的任务对线程池大小的需求不同：

CPU密集型任务

CPU密集型任务主要消耗CPU资源，线程池大小应接近于CPU核心数。过多的线程会导致频繁的上下文切换，反而降低性能。例如，如果你的系统有8个核心，线程池大小可以设置为7或8。

IO密集型任务

IO密集型任务主要等待IO操作完成，线程大部分时间处于阻塞状态。线程池大小应大于CPU核心数，公式通常为：
$\frac {CPU核心数}{1−阻塞系数}$

阻塞系数在0到1之间，例如0.9表示任务阻塞时间占90%。

2. 使用合适的BlockingQueue

线程池通过队列管理任务，选择合适的队列类型至关重要：

ArrayBlockingQueue：有界队列，适用于固定大小的任务队列。
LinkedBlockingQueue：默认无界队列，适用于任务队列可能较长但不会无限增长的情况。
SynchronousQueue：不存储任务，每个插入操作必须等待相应的移除操作，适用于直接交接任务的场景。
PriorityBlockingQueue：优先级队列，任务根据优先级执行。

3. 设置合理的拒绝策略

当线程池和队列已满时，需要选择合适的拒绝策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：默认策略，直接抛出RejectedExecutionException。
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程执行任务，减缓任务提交速度。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：直接丢弃任务。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务，然后尝试重新提交当前任务。

4. 核心线程和非核心线程

理解核心线程和非核心线程的区别有助于更好地配置线程池：

核心线程：通常始终保持存活，即使它们空闲也不会被回收。
非核心线程：在空闲时间超过keepAliveTime时会被回收，适用于负载不均衡的场景。

5. 定期监控和调优

监控和调优是维持线程池高效运行的关键：

监控：使用工具（如JMX、Prometheus）监控线程池的活跃线程数、任务队列长度、已完成任务数等。
调优：根据监控数据调整线程池大小、队列大小、拒绝策略等配置。

6. 避免死锁

避免任务之间的相互依赖，确保一个任务的执行不需要等待另一个任务完成，从而防止死锁。

7. 使用合适的线程工厂

自定义线程工厂可以为线程池中的线程命名，设置优先级，甚至是指定未捕获异常的处理方法：

public class CustomThreadFactory implements ThreadFactory {private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);private final String namePrefix;public CustomThreadFactory(String namePrefix) {this.namePrefix = namePrefix;}@Overridepublic Thread newThread(Runnable r) {Thread t = new Thread(r, namePrefix + "-thread-" + threadNumber.getAndIncrement());if (t.isDaemon())t.setDaemon(false);if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);return t;}
}

8. 任务设计

设计高效的任务有助于充分利用线程池：

短时间任务：确保任务短小、执行时间较短，避免长期占用线程。
幂等性：任务应尽量设计为幂等，即重复执行不会产生副作用，便于重试和恢复。

9. 使用现有的线程池实现

优先使用Java并发包中提供的线程池实现（如Executors.newFixedThreadPool、Executors.newCachedThreadPool），它们经过了广泛测试和优化。

10. 合理的超时和中断处理

任务应支持中断，及时响应Thread.interrupt，并设置任务执行超时时间，避免长时间挂起：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
Future<?> future = executor.submit(new CallableTask());
try {future.get(5, TimeUnit.SECONDS);
} catch (TimeoutException e) {future.cancel(true);
}