如何实现线程池监控机制提高程序效率

发布时间：2023-05-17

一、什么是线程池？

当需要处理大量任务时，每次都新建线程会消耗大量的系统资源，降低程序效率。线程池则可以解决这个问题，它是一种先创建好若干个线程，放到一个“池”中，按需分配使用的技术。

二、为何需要监控线程池？

尽管线程池在处理任务上有优势，但是如果没有监控机制，在线程池中可能会遇到以下问题： 1、大量任务积压导致线程池中的线程耗尽，没有足够的线程处理新的任务，导致任务等待时间过长； 2、线程池中有无效线程或线程阻塞，占用系统资源，但是并没有发挥作用； 3、线程池中的线程没有明确地完成任务，没有及时释放资源。

三、如何监控线程池？

1、使用ThreadPoolExecutor类创建线程池

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
        corePoolSize, //线程池中核心线程数
        maxPoolSize, //线程池中最大线程数
        keepAliveTime, //线程池中线程空闲保持时间
        TimeUnit.MILLISECONDS, //线程池中线程空闲保持时间单位
        workQueue, //阻塞队列，暂存等待执行的任务
        threadFactory,//线程池中线程创建工厂
        rejectHandler); //拒绝执行任务的处理器

2、添加线程池监控

可以通过扩展ThreadPoolExecutor类的beforeExecute、afterExecute和terminated方法，对线程池进行监控。

（1）beforeExecute

在每个执行任务前会被调用，可以记录开始执行任务的时间，以及任务信息等。

protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
    super.beforeExecute(t, r);
    taskStartTime.set(System.currentTimeMillis());
    //记录任务信息等
}
（2）afterExecute

在每个执行任务后会被调用，可以记录任务执行结束时间，以及任务执行结果等。

protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
    super.afterExecute(r, t);
    long duration = System.currentTimeMillis() - taskStartTime.get();
    //记录任务执行时间和结果等
}
（3）terminated

在线程池关闭后会被调用，可以记录线程池关闭的时间。

protected void terminated() {
    super.terminated();
    //记录线程池关闭时间等
}

四、如何优化线程池？

1、线程池大小的优化

线程池大小要根据实际场景来定，过大会浪费资源，过小会导致任务等待时间过长。可以根据工作负载进行动态调整，提高性能。

2、合理配置阻塞队列大小

阻塞队列越大，线程等待的时间就越长，因此需要根据实际情况来进行调整。

3、合理配置保持时间

保持时间过短会导致频繁地创建和销毁线程，因此需要根据线程池的实际情况来进行调整。

五、代码示例

1、线程池监控示例

public class MyThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {
    private ThreadLocal<Long> taskStartTime = new ThreadLocal<>();
    public MyThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
                                long keepAliveTime, TimeUnit unit,
                                BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                                ThreadFactory threadFactory,
                                RejectedExecutionHandler handler) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
    }
    @Override
    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
        super.beforeExecute(t, r);
        taskStartTime.set(System.currentTimeMillis());
        //记录任务信息等
    }
    @Override
    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        super.afterExecute(r, t);
        long duration = System.currentTimeMillis() - taskStartTime.get();
        //记录任务执行时间和结果等
    }
    @Override
    protected void terminated() {
        super.terminated();
        //记录线程池关闭时间等
    }
}

2、创建线程池示例

MyThreadPoolExecutor executor = new MyThreadPoolExecutor(
        corePoolSize, //线程池中核心线程数
        maxPoolSize, //线程池中最大线程数
        keepAliveTime, //线程池中线程空闲保持时间
        TimeUnit.MILLISECONDS, //线程池中线程空闲保持时间单位
        workQueue, //阻塞队列，暂存等待执行的任务
        threadFactory,//线程池中线程创建工厂
        rejectHandler); //拒绝执行任务的处理器
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