如何實現線程池監控機制提高程序效率

一、什麼是線程池？

當需要處理大量任務時，每次都新建線程會消耗大量的系統資源，降低程序效率。線程池則可以解決這個問題，它是一種先創建好若干個線程，放到一個“池”中，按需分配使用的技術。

二、為何需要監控線程池？

儘管線程池在處理任務上有優勢，但是如果沒有監控機制，在線程池中可能會遇到以下問題：

1、大量任務積壓導致線程池中的線程耗盡，沒有足夠的線程處理新的任務，導致任務等待時間過長；

2、線程池中有無效線程或線程阻塞，佔用系統資源，但是並沒有發揮作用；

3、線程池中的線程沒有明確地完成任務，沒有及時釋放資源。

三、如何監控線程池？

1、使用ThreadPoolExecutor類創建線程池

    ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
            corePoolSize, //線程池中核心線程數
            maxPoolSize, //線程池中最大線程數
            keepAliveTime, //線程池中線程空閑保持時間
            TimeUnit.MILLISECONDS, //線程池中線程空閑保持時間單位
            workQueue, //阻塞隊列，暫存等待執行的任務
            threadFactory,//線程池中線程創建工廠
            rejectHandler); //拒絕執行任務的處理器

2、添加線程池監控

可以通過擴展ThreadPoolExecutor類的beforeExecute、afterExecute和terminated方法，對線程池進行監控。

（1）beforeExecute

在每個執行任務前會被調用，可以記錄開始執行任務的時間，以及任務信息等。

    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
        super.beforeExecute(t, r);
        taskStartTime.set(System.currentTimeMillis());
        //記錄任務信息等
    }

（2）afterExecute

在每個執行任務後會被調用，可以記錄任務執行結束時間，以及任務執行結果等。

    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        super.afterExecute(r, t);
        long duration = System.currentTimeMillis() - taskStartTime.get();
        //記錄任務執行時間和結果等
    }

（3）terminated

在線程池關閉後會被調用，可以記錄線程池關閉的時間。

    protected void terminated() {
        super.terminated();
        //記錄線程池關閉時間等
    }

四、如何優化線程池？

1、線程池大小的優化

線程池大小要根據實際場景來定，過大會浪費資源，過小會導致任務等待時間過長。可以根據工作負載進行動態調整，提高性能。

2、合理配置阻塞隊列大小

阻塞隊列越大，線程等待的時間就越長，因此需要根據實際情況來進行調整。

3、合理配置保持時間

保持時間過短會導致頻繁地創建和銷毀線程，因此需要根據線程池的實際情況來進行調整。

五、代碼示例

1、線程池監控示例

public class MyThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {

    private ThreadLocal taskStartTime = new ThreadLocal();

    public MyThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
                                long keepAliveTime, TimeUnit unit,
                                BlockingQueue 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());
        //記錄任務信息等
    }

    @Override
    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        super.afterExecute(r, t);
        long duration = System.currentTimeMillis() - taskStartTime.get();
        //記錄任務執行時間和結果等
    }

    @Override
    protected void terminated() {
        super.terminated();
        //記錄線程池關閉時間等
    }
}

2、創建線程池示例

    MyThreadPoolExecutor executor = new MyThreadPoolExecutor(
            corePoolSize, //線程池中核心線程數
            maxPoolSize, //線程池中最大線程數
            keepAliveTime, //線程池中線程空閑保持時間
            TimeUnit.MILLISECONDS, //線程池中線程空閑保持時間單位
            workQueue, //阻塞隊列，暫存等待執行的任務
            threadFactory,//線程池中線程創建工廠
            rejectHandler); //拒絕執行任務的處理器