Spring使用ThreadPoolTaskExecutor自定义线程池及实现异步调用

多线程一直是工作或面试过程中的高频知识点，今天给大家分享一下使用 Spring 的 ThreadPoolTaskExecutor 来自定义线程池和实现异步调用多线程。

一、ThreadPoolTaskExecutor

本文采用 Executors 的工厂方法进行配置。

1、将线程池用到的参数定义到配置文件中

在项目的 resources 目录下创建 executor.properties 文件，并添加如下配置：

# 异步线程配置
# 核心线程数
async.executor.thread.core_pool_size=5
# 最大线程数
async.executor.thread.max_pool_size=8
# 任务队列大小
async.executor.thread.queue_capacity=2
# 线程池中线程的名称前缀
async.executor.thread.name.prefix=async-service-
# 缓冲队列中线程的空闲时间
async.executor.thread.keep_alive_seconds=100

2、Executors 的工厂配置

2.1、配置详情

@Configuration
// @PropertySource是找的target目录下classes目录下的文件，resources目录下的文件编译后会生成在classes目录
@PropertySource(value = {"classpath:executor.properties"}, ignoreResourceNotFound=false, encoding="UTF-8")
@Slf4j
public class ExecutorConfig {

    @Value("${async.executor.thread.core_pool_size}")
    private int corePoolSize;
    @Value("${async.executor.thread.max_pool_size}")
    private int maxPoolSize;
    @Value("${async.executor.thread.queue_capacity}")
    private int queueCapacity;
    @Value("${async.executor.thread.name.prefix}")
    private String namePrefix;
    @Value("${async.executor.thread.keep_alive_seconds}")
    private int keepAliveSeconds;

    @Bean(name = "asyncTaskExecutor")
    public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {
        log.info("启动");
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        // 核心线程数
        executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
        // 最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
        // 任务队列大小
        executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
        // 线程前缀名
        executor.setThreadNamePrefix(namePrefix);
        // 线程的空闲时间
        executor.setKeepAliveSeconds(keepAliveSeconds);
        // 拒绝策略
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        // 线程初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

2.2、注解说明

@Configuration：Spring 容器在启动时，会加载带有 @Configuration 注解的类，对其中带有 @Bean 注解的方法进行处理。
@Bean：是一个方法级别上的注解，主要用在 @Configuration 注解的类里，也可以用在 @Component 注解的类里。添加的 bean 的 id 为方法名。
@PropertySource：加载指定的配置文件。value 值为要加载的配置文件，ignoreResourceNotFound 意思是如果加载的文件找不到，程序是否忽略它。默认为 false 。如果为 true ，则代表加载的配置文件不存在，程序不报错。在实际项目开发中，最好设置为 false 。如果 application.properties 文件中的属性与自定义配置文件中的属性重复，则自定义配置文件中的属性值被覆盖，加载的是 application.properties 文件中的配置属性。
@Slf4j：lombok 的日志输出工具，加上此注解后，可直接调用 log 输出各个级别的日志。
@Value：调用配置文件中的属性并给属性赋予值。

2.3、线程池配置说明

核心线程数：线程池创建时候初始化的线程数。当线程数超过核心线程数，则超过的线程则进入任务队列。
最大线程数：只有在任务队列满了之后才会申请超过核心线程数的线程。不能小于核心线程数。
任务队列：线程数大于核心线程数的部分进入任务队列。如果任务队列足够大，超出核心线程数的线程不会被创建，它会等待核心线程执行完它们自己的任务后再执行任务队列的任务，而不会再额外地创建线程。举例：如果有20个任务要执行，核心线程数：10，最大线程数：20，任务队列大小：2。则系统会创建18个线程。这18个线程有执行完任务的，再执行任务队列中的任务。
线程的空闲时间：当线程池中的线程数量大于核心线程数时，如果某线程空闲时间超过 keepAliveTime ，线程将被终止。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数。
拒绝策略：如果（总任务数 - 核心线程数 - 任务队列数）-（最大线程数 - 核心线程数）> 0 的话，则会出现线程拒绝。举例：( 12 - 5 - 2 ) - ( 8 - 5 ) > 0，会出现线程拒绝。线程拒绝又分为 4 种策略，分别为：
- CallerRunsPolicy()：交由调用方线程运行，比如 main 线程。
- AbortPolicy()：直接抛出异常。
- DiscardPolicy()：直接丢弃。
- DiscardOldestPolicy()：丢弃队列中最老的任务。

2.4、线程池配置个人理解

当一个任务被提交到线程池时，首先查看线程池的核心线程是否都在执行任务。如果没有，则选择一条线程执行任务。
如果核心线程都在执行任务，查看任务队列是否已满。如果不满，则将任务存储在任务队列中。核心线程执行完自己的任务后，会再处理任务队列中的任务。
如果任务队列已满，查看线程池（最大线程数控制）是否已满。如果不满，则创建一条线程去执行任务。如果满了，就按照策略处理无法执行的任务。

二、异步调用线程

通常 ThreadPoolTaskExecutor 是和 @Async 一起使用。在一个方法上添加 @Async 注解，表明是异步调用方法函数。@Async 后面加上线程池的方法名或 bean 名称，表明异步线程会加载线程池的配置。

@Component
@Slf4j
public class ThreadTest {
    /**
     * 每10秒循环一次，一个线程共循环10次。
     */
    @Async("asyncTaskExecutor")
    public void ceshi3() {
        for (int i = 0; i <= 10; i++) {
            log.info("ceshi3: " + i);
            try {
                Thread.sleep(2000 * 5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

备注：一定要在启动类上添加 @EnableAsync 注解，这样 @Async 注解才会生效。

注意事项：

如下方式会使 @Async 失效：

异步方法使用 static 修饰。
异步类没有使用 @Component 注解（或其他注解）导致 spring 无法扫描到异步类。
异步方法不能与异步方法在同一个类中。
类中需要使用 @Autowired 或 @Resource 等注解自动注入，不能自己手动 new 对象。
如果使用 SpringBoot 框架必须在启动类中增加 @EnableAsync 注解。
在 @Async 方法上标注 @Transactional 是没用的。在 @Async 方法调用的方法上标注 @Transactional 有效。

三、多线程使用场景

1、定时任务 @Scheduled

// 在启动类上添加 @EnableScheduling 注解
@SpringBootApplication
@EnableScheduling
public class SpringBootStudyApplication {
   public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(SpringBootStudyApplication.class, args);
   }
}

// @Component 注解将定时任务类纳入 spring bean 管理。
@Component
public class listennerTest3 {

    @Autowired
    private ThreadTest t;
	
    // 每1分钟执行一次ceshi3()方法
    @Scheduled(cron = "0 0/1 * * * ?")
    public void run() {
        t.ceshi3();
    }
}

ceshi3() 方法调用线程池配置，且异步执行。

@Component
@Slf4j
public class ThreadTest {
    /**
     * 每10秒循环一次，一个线程共循环10次。
     */
    @Async("asyncTaskExecutor")
    public void ceshi3() {
        for (int i = 0; i <= 10; i++) {
            log.info("ceshi3: " + i);
            try {
                Thread.sleep(2000 * 5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

2、程序一启动就异步执行多线程

通过继承 CommandLineRunner 类实现。

@Component
public class ListennerTest implements CommandLineRunner {

    @Autowired
    private ThreadTest t;

    @Override
    public void run(String... args) {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            t.ceshi();
        }
    }
}

@Component
@Slf4j
public class ThreadTest {

    @Async("asyncTaskExecutor")
    public void ceshi() {
        log.info("ceshi");
    }
}

3、定义一个 http 接口

还可以通过接口的形式来异步调用多线程：

@RestController
@RequestMapping("thread")
public class ListennerTest2 {

    @Autowired
    private ThreadTest t;

    @GetMapping("ceshi2")
    public void run() {
        for (int i = 1; i < 10; i++) {
            t.ceshi2();
        }
    }
}

@Component
@Slf4j
public class ThreadTest {

    @Async("asyncTaskExecutor")
    public void ceshi2() {
        for (int i = 0; i <= 3; i++) {
            log.info("ceshi2");
        }
    }
}

4、测试类

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class ThreadRunTest {

    @Autowired
    private ThreadTest t;

    @Test
    public void thread1() {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            t.ceshi4();
        }
    }
}

@Component
@Slf4j
public class ThreadTest {
    @Async("asyncTaskExecutor")
    public void ceshi4() {
        log.info("ceshi4");
    }
}

四、总结

以上主要介绍了 ThreadPoolTaskExecutor 线程池的配置、使用、相关注解的意义及作用，也简单介绍了使用 @Async 来异步调用线程，最后又列举了多线程的使用场景，并配上了代码示例。希望大家喜欢。

五、补充

也可以不使用 @Async 来异步调用线程，代码如下：

package com.xxx.xxx.runner;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class xxxService implements CommandLineRunner {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(xxxService.class);

    @Autowired
    private ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor;

    public void testExecutor(final String str) {
        taskExecutor.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.info(Thread.currentThread().getName() + "--" + str);
            }
        });
    }

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        // 多线程测试
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            testExecutor("asd");
        }
    }
}