Java 普通线程池与 ForkJoinPool 的效果对比 | 隔叶黄莺 Yanbin Blog

2020-04-08 | 阅读(6,009)

Java 多线程编程常用的一个接口是 ExecutorService, 其实就一个线程池的接口，一般由两种方式创建线程池，一为 Executors 的工厂方法，二则创建 ForkJoinPool 实例，当然也有直接使用 ThreadPoolExecutor 的。

关于什么时候用 ForkJoinPool 或普通的线程池(如 Executors.newFixedThreadPool(2) 或 new ThreadPoolExecutor(...)) 不过多的述说。如果要运用到 ForkJoinTask 的话就要用 ForkJoinPool, 它是 Java7 新引入的线程池类型。

关于 Java7 的 fork-join 框架可参考很多年前的一篇 Java 的 fork-join 框架实例备忘。ForkJoinPool 的一个典型特征是能够进行 Work stealing。它也是 Akka actor 效率高效的一个有力保证。

本文只能某一种情形下在选择普通线程池与 ForkJoinPool 的区别，直接说吧，普通线程更容易造成死锁，而 ForkJoinPool 却能应对相同的状况。

以下面代码为例，testThreadPool(..) 可接收不同的 ExecutorService 类型，我们将做两个测试

private static void testThreadPool(ExecutorService threadPool) {
    Future[] outerTasks = IntStream.rangeClosed(1, 2).mapToObj(i ->
        threadPool.submit(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", level1 task " + i);

            Future<?> innerTask = threadPool.submit(() ->
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", level2 task" + i));

            try {
                innerTask.get();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        })).toArray(Future[]::new);

    System.out.println("waiting...");
    try {
        for (Future<?> outerTask : outerTasks) {
            outerTask.get();
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("done");
}

private static void testThreadPool(ExecutorService threadPool) {

Future[] outerTasks = IntStream.rangeClosed(1, 2).mapToObj(i ->

threadPool.submit(() -> {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", level1 task " + i);

Future<?> innerTask = threadPool.submit(() ->

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", level2 task" + i));

try {

innerTask.get();

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

})).toArray(Future[]::new);

System.out.println("waiting...");

try {

for (Future<?> outerTask : outerTasks) {

outerTask.get();

}

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("done");

}

普通线程池测试

调用代码如下

testThreadPool(Executors.newFixedThreadPool(2);

那么我们永远等不到执行结果，不能到达 "done" 那一行，控制台的输出停在

waiting...
pool-1-thread-2, level1 task 2
pool-1-thread-1, level1 task 1

因为线程池占满了，永远得不到空闲的线程来执行 "level2 task"。线程状态可以看到线程池中的两个线程都是 "WAITING (parking)" 状态。简单用下图分析一下为什么产生死锁状态

首先提交的两个任务把线程池中的两个线程都占满了，而它们又分别提交了子任务，并等待子任务完成才退出
子任务在工作队列中等待线程池中释放出空闲线程来执行，这是不可能的，所以两边互相等待，死锁了

如果加一个断点在 innerTask.get() 处，可以看到下面的效果

一个普通线程池只有一个工作队列

那么换成 new ForkJoinPool(2) 是一样的情况吗？下面就来测试

测试 ForkJoinPool

调用代码如下

testThreadPool(new ForkJoinPool(2));

或者

testThreadPool(Executors.newWorkStealingPool(2));

上面两种方式得到的都是 ForkJoinPool，另外用 ForkJoinPool.commonPool() 也是，只不过它的线程池大小由机器的 CPU 内核决定的。

执行后的效果是每次都能把所有任务执行完，输出类似如下：

waiting...
ForkJoinPool-1-worker-0, level1 task 2
ForkJoinPool-1-worker-1, level1 task 1
ForkJoinPool-1-worker-2, level2 task2
ForkJoinPool-1-worker-2, level2 task1
done

是不是瞬间感觉到 ForkJoinPool 比普通线程池强大啊，也许这也是为什么 Java8 Stream 的 parallelStream() 或者 CompletableFuture.runAsync() 类似的方法未指定线程池时使用的默认线程池就是 ForkJoinPool#commonPool()，因为它不会死锁。

ForkJoinPool 与普通线程池的主要区别前面提到过的，它实现了工作窃取算法。明显的内部区别是