執行器框架

ExecutorService

ExecutorService 是 Java 執行緒池的核心介面，提供管理和控制非同步任務執行的方法。

execute() vs submit()

方法	返回值	異常處理
`execute(Runnable)`	void	無法獲取異常
`submit(Callable)`	Future	可通過 Future 獲取異常

正確關閉執行緒池

正確關閉執行緒池的關鍵：

shutdown + awaitTermination
shutdownNow + awaitTermination

方法	行為
`shutdown()`	拒絕新任務提交；待執行的任務不會取消；正在執行的任務繼續執行直到結束
`shutdownNow()`	拒絕新任務；取消待執行的任務；嘗試中斷執行中的任務
`awaitTermination()`	等待執行緒池關閉（直到 TERMINATED 狀態），有逾時時間參數

最佳實踐

ShutdownExample.java

executorService.shutdown();
try {
    if (!executorService.awaitTermination(3000, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
        executorService.shutdownNow();
    }
} catch (InterruptedException e) {
    executorService.shutdownNow();
}

流程說明：

呼叫 shutdown()，阻止新提交任務，並讓等待佇列中的任務執行完成
呼叫 awaitTermination()，確保等待佇列中的任務最多執行指定時間，以防止執行任務時間太長或被阻塞
在 awaitTermination() 等待完畢後，若 ExecutorService 中還有任務沒執行完，則呼叫 shutdownNow() 強行終止
執行 awaitTermination() 時所在的執行緒也有可能被中斷，因此需要 catch InterruptedException

ThreadPoolExecutor

Alibaba 開發規範

一般而言，不會使用 Executors 去創建，而是通過 ThreadPoolExecutor 自定義創建的方式，這樣處理可以更加明確 Thread Pool 運行規則，避免資源耗盡風險 (OOM)。

Executors 返回的執行緒池物件的缺點：

類型	問題
FixedThreadPool / SingleThreadPool	允許 Request Queue 長度為 `Integer.MAX_VALUE`，可能堆積大量請求導致 OOM
CachedThreadPool / ScheduledThreadPool	允許創建 Thread 數量為 `Integer.MAX_VALUE`，可能大量創建 Threads 導致 OOM

7 大參數

ThreadPoolExecutorParams.java

new ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,           // 常駐(核心) Thread 數量
    int maximumPoolSize,        // 最大 Thread 數量
    long keepAliveTime,         // Thread 存活時間
    TimeUnit unit,              // 時間單位
    BlockingQueue<Runnable> workQueue,  // 阻塞隊列
    ThreadFactory threadFactory,        // Thread 工廠
    RejectedExecutionHandler handler    // 拒絕策略
);

參數	說明
`corePoolSize`	常駐（核心）Thread 數量
`maximumPoolSize`	最大 Thread 數量
`keepAliveTime` + `unit`	Thread 存活時間；超過常駐 Thread 數量，一段時間不使用，則將超過數量回收
`workQueue`	阻塞隊列
`threadFactory`	Thread 工廠
`handler`	拒絕策略

內部工作原理

ThreadPoolExecutor

拒絕策略 (Reject Strategy)

策略	說明
`AbortPolicy` (預設)	拋出 `RejectedExecutionException` 阻止系統正常運行
`CallerRunsPolicy`	將任務退回呼叫者執行，降低新任務的流量
`DiscardOldestPolicy`	拋棄隊列中等待最久的任務，然後嘗試再次提交當前任務
`DiscardPolicy`	默默地丟棄無法處理的任務，不作任何處理與拋出異常

常見執行緒池

ExecutorTypes.java

// 固定數量執行緒池
ExecutorService fixed = Executors.newFixedThreadPool(int nThreads);

// 單一執行緒池
ExecutorService single = Executors.newSingleThreadExecutor();

// 可擴充執行緒池
ExecutorService cached = Executors.newCachedThreadPool();

類型	說明
`newFixedThreadPool(n)`	1 個 Pool / N 個 Threads
`newSingleThreadExecutor()`	1 個 Pool / 1 個 Thread，任務一個接一個執行
`newCachedThreadPool()`	Thread Pool 根據需求創建 Thread，可擴充

執行緒池大小設定

JCIP 公式

\text{Number of Threads} = \text{Number of Available Cores} \times \left(1 + \frac{\text{Wait Time}}{\text{Service Time}}\right)

Little’s Law

L = \lambda \times W

符號	說明
L	同時處理的請求數量
λ	長期平均到達率 (RPS)
W	處理請求的平均時間（延遲）

ForkJoinPool

Fork/Join Framework：

Fork：把一個複雜任務進行拆分，大事化小
Join：把分拆的任務結果進行合併

參考資源

同步機制執行緒基礎