Java中的线程池

在并发中,使用线程池的好处有3个:

  降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗

  提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要等待线程创建就能立即执行

  提高线程的可管理性。

线程池的原理

  线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。若不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。若核心线程池里的线程都在执行任务,则进入下一个流程。

  线程池判断工作队列是否已经满。若工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里。若工作队列满了。则进入下个流程。

  线程池判断线程池的队列是否都处于工作状态。若没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。若已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务。

ThreadPoolExecutor

  ThreadPoolExecutor执行execute方法分下面4种:

    若当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务(需要获得全局锁)。

    若运行的线程等于或多于corePoolSize,则将任务加入BlockingQueue。

    若无法将任务加入到BlockingQueue,则创建新的线程来处理任务(需要获取全局锁)。

              若创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

public void execute(Runnable command){
  if(command == null)
    throw new NullPointerException();
  if(poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)){
    if(runState == RUNNING && workQueue.offer(command)){
      ensureQueuedTaskhandled(command);
    }else if(!addIfUnderMaximumPoolSize(command)){
      reject(command);
    }
  }
}

  工作线程:线程池创建线程时,会将线程封装成工作线程Worker,Worker在执行完成任务后,还会循环获取工作队列里的任务来执行。

  线程池中的线程执行任务分两种情况:

    在execute()方法中创建一个线程时,会让这个线程执行当前任务

    这个线程完成任务后,会反复从BlockingQueue获取任务来执行

线程池的创建

  new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds, runnableTaskQueue, handler)

  corePoolSize(线程池的基本大小):当提交一个任务到线程池时,线程池会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程,等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。若调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法,线程池会提前创建并启动所有基本线程。

  runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。有以下4种选项:

    ArrayBlockingQueue:基于数组结构的有界阻塞队列,按FIFO原则对元素进行排序

    LinkedBlockingQueue:基于链表结构的阻塞队列,按FIFO排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列

    SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态。吞吐量通常高于LinkedBlockingQueue,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列

    PriorityBlockingQueue:具有优先级的无限阻塞队列

  maximumPoolSize(线程池最大数量):线程池允许创建的最大线程书。若队列满了,并且已创建的线程数小于最大线程数,则线程池会再创建新的线程执行任务。若使用了无界队列,此参数无效

  ThreadFactory:用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。
  RejectedExecutionHandler(饱和策略):当队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况是AbortPolicy,表示无法处理新任务时抛出异常。可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。Java线程池框架提供了以下4种策略:

    AbortPolicy:直接抛出异常

    CallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务

    DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务

    DiscardPolicy:不处理,丢弃掉

  keepAliveTime(线程活动保持时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。若任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大时间,提高线程的利用率。

  TimeUnit(线程活动保持时间的单位):可选的单位有天(DAYS),小时(HOURS),分钟(MINUTES),毫秒(MILLISECONDS),微秒(MICROSECONDS)和纳秒(NANOSECONDS)。

向线程池提交任务

  通过使用execute()或submit()方法可以向线程池提交任务

  execute()方法用于提交不需要返回值的任务,所以无法判任务是否已被线程池成功执行。

  submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个future类型的对象,通过对这个future对象可以判断任务是否执行成功,并且可以通过future的get()方法来获取返回值,get()方法会阻塞当前线程直到任务完成,而是用get(long timeout, TimuUnit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回,这是有可能任务没执行完。

关闭线程池

  通过调用shutdown()或shutdownNow方法来关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程,然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程,所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。shutdownNow()会将线程池的状态设置成STOP,然后尝试停止所有正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行任务的列表,而shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。只要调用了这个两个关闭方法中的任意一个,isShutdown方法就会返回true,当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功,此时isTerminated方法会返回true。

合理配置线程池

  合理配置线程池需要从以下几个角度来分析:

    任务的性质:CPU密集型任务,IO密集型任务和混合任务

    任务的优先级:高,中和低

    任务的执行时间:长,中和短

    任务的依赖性:是否依赖其他系统资源,如数据库连接。

  性质不同的任务可以用不同规模的线程池分开处理。CPU密集型任务应该配置尽可能小的线程,如N(CPU个数) + 1 个线程池。由于IO密集型任务线程并不是一直在执行任务,则应该尽可能多的线程,如2*N(CPU个数)。混合型的任务若可以拆分,将其拆分成一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务,只要这两个任务执行的事件相差不太大。若这两个任务执行的事件相差太大则没必要分解。可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获得当前设备的CPU个数。

  优先级不同的任务可以使用优先级队列PriorityBlockingQueu来处理。可以让优先级高的任务先执行。

  执行时间不同的任务可以交给不同规模的线程池来处理,或可以使用优先级队列,让执行时间短的任务先执行。

  依赖数据库连接池的任务的线程书应该设置比较大,这样才会更好的利用CPU在等待数据库返回结构的空闲时间

  

  有界队列增加了系统的稳定性和预警能力,防止线程池里的队列越来越多,撑满内存,导致整个系统不可用。

线程池的监控

  通过ThreadPoolExecutor的下面属性来达到对线程池的监控:

    taskCount:线程池需要执行的任务数量

    completedTaskCount:线程池在运行过程中已完成的任务数量,小于或等于taskCount

    largestPoolSize:线程池里曾创建过的最大线程数量。通过这个数据可以知道线程池是否已经满过。

    getPoolSize:线程池的线程数量。若线程池不销毁的话,线程池里的线程不会自动销毁

    geActiveCount:获取活动的线程数

  可以通过继承ThreadPoolExecutor来实现自定义线程池,重写线程池的beforeExecute,afterExecute和terminated方法。

原文地址:https://www.cnblogs.com/forerver-elf/p/7717120.html