并发编程（十六）：线程池概述

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• 学习资料
• 1.简介
• 2.线程池实现原理
• 3.线程池的使用
  • 3.1 创建线程池
  • 3.2 提交任务
  • 3.3 关闭线程池
  • 3.4 配置线程池
  • 3.5 线程池监控
• 4.学习总结

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学习资料

《Java并发编程的艺术》第9章

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1.简介

线程池好处：

• 降低资源消耗：线程创建销毁会消耗资源
• 提高响应速度
• 便于管理线程

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2.线程池实现原理

线程池要素：

• corePool：核心线程池大小
• maximunPool：最大线程池大小
• BlockingQueue<Runnable>：任务(阻塞)队列，四种
  • ArrayBlockingQueue：数组实现有界阻塞队列，FIFO
  • LinkedBlockingQueue：基于链表阻塞队列，FIFO，吞吐量高于ArrayBlockingQueue
  • SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，吞吐量高于LinkedBlockingQueue
  • PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的阻塞队列
• RejectedExecutionHandler：拒绝(饱和)策略，四种
  • AbortPolicy：抛出异常
  • CallerRunsPolicy：用当前线程运行任务
  • DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近一个任务，并执行当前任务
  • DiscardPolicy：不处理，丢掉

线程执行任务时会经历4个阶段：(阻塞队列不同可能具体行为不同)

1. 核心：当前运行的线程少于corePoolSize，新建线程并执行
2. 阻塞：当前的线程数>=corePoolSize，将任务加入BlockingQueue
3. 最大：无法加入BlockingQueue，创建新的线程来处理任务（需要获取全局锁）
4. 拒绝：如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize，则拒绝，调用拒绝策略

ThreadPoolException中执行任务示意图：

线程执行任务分两种情况：

• 创建线程时提交的任务
• 反复从BlockingQueue获取任务执行

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3.线程池的使用

3.1 创建线程池

七个参数：

• corePoolSize：核心线程池数量，调用prstartAllCoreThreads()方法会提前启动所有线程
• maximumPoolSize：最大线程池数量，无界队列该参数没效果
• keepAliveTime：当前的线程数量大于corePoolSize，指定时间后超过的空闲线程销毁
• unit：keepAliveTime的单位
• workQueue：任务队列，4种
• threadFactory：线程工厂
• handler：拒绝策略，4种

3.2 提交任务

两个方法：

• execute(runnable)：提交不需要返回值的任务
• submit(runnable)：提交需要返回值的任务
  • 会返回一个future类型的对象
  • 可以通过future.get()来阻塞当前线程，直到返回工作线程结果
  • 可以使用超时方法get(long timeout,TimeUnit unit)

3.3 关闭线程池

两种方式：shutdown()或shutdownNow()，原理都是 遍历+interrupt方法

• shutdown()：不会停止正在执行的线程，常用
• shutdownNow()：会尝试停止所有线程，不常用

两个判断方法：

• isShutDown()：是否调用了上面两个方法之一
• isTerminated()：是否所有线程停止

3.4 配置线程池

分析任务特性：

• 性质：CPU密集型，IO密集型还是混合型
• 优先级：高，中，低
• 执行时间：长，中，短
• 依赖性：是否依赖其他资源，如数据库

性质不同规模的线程池分开处理：

• CPU密集型：线程数配置尽可能小，如 CPU个数+1

• IO密集型：应配置尽可能多的线程，如 2*CPU数

• 混合型任务：拆分为一个CPU密集型和一个IO密集型，如果执行时间相差很大，不要拆

• 获取CPU数量：

  Runtime.getRuntime().avaliableProcessors();
  

  依赖数据库连接池的任务，等待时间越长，CPU空闲时间越长，线程数应设置越大

  建议使用有界队列，能增加系统稳定性和预警能力

3.5 线程池监控

系统中使用了大量线程池，可以通过线程池提供的参数进行监控，可以get以下属性：

• taskCount：线程池需要执行的任务数量
• completedTaskCount：已完成的任务数量
• largestPoolSize：线程池里曾经创建过的最大线程数量
• getPoolSize：线程池的线程数量
• getActiveCount：获取活动的线程数

也可以扩展线程池方法，重写以下方法：

• beforeExecute(..)：执行前
• afterExecute(..)：执行后
• terminated(..)：关闭前

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4.学习总结

1.线程池简介

• 是什么
• 好处：降低资源消耗，提高响应速度，便于管理线程

2.线程池实现原理
线程池组成：

• corePool：核心池
• maximumPool：最大池
• BlockingQueue：阻塞队列 (四种)
  • ArrayBlockingQueue， LinkedBlockingQueue
  • SynchronousQueue(不存储元素)
  • PriorityBlockingQueue(优先级)
• 饱和拒绝策略：(四种)
  抛出异常，当前线程执行，丢弃前一个，直接丢弃

线程池执行四个阶段：
核心池—>阻塞—>最大池—>拒绝

3.线程池的使用

1. 创建线程池：七个参数
   两个大小（核心池，最大池），两个时间（空闲时间，单位），工厂，阻塞队列，拒绝
2. 提交任务：
   • execute()：无返回值
   • submit()：返回future
3. 关闭线程池
   • shutdown()：正常终止，执行完队列中的任务
   • shutdownNow()：立即终止
   • isShutDown()：是否调用了上方法
   • isTerminated()：是否所有线程停止
4. 配置线程池
   • 分析任务特性：IO密集，CPU密集， 混合型
   • 性质不同分配不同数量线程：
     • CPU密集型：少，cpu数+1
     • IO密集型：多，2倍cpu数
   • 获取CPU数：
     Runtime.getRuntime().avaliableProcessors();
   • 建议使用有界队列
5. 线程池监控
   • 监控参数：
     • taskCount：线程池需要执行的任务数量
     • completedTaskCount：已完成的任务数量
     • largestPoolSize：线程池里曾经创建过的最大线程数量
     • getPoolSize：线程池的线程数量
     • getActiveCount：获取活动的线程数
   • 扩展：
     • beforeExecute(..)：执行前
     • afterExecute(..)：执行后
     • terminated(..)：关闭前