线程池浅析
描述
线程的创建、启动、销毁等是一个非常消耗资源的过程。引出线程池。
线程池作用
- 降低资源消耗，重复利用已创建好的线程。
- 提高响应速度，通过已经创建好的线程直接执行到达的任务，无需等待。
- 线程的统一管理，对线程统一分配、监控和调优（专人专职）。
线程池的创建一
一、创建
目前线程池的共有六种创建方式。先来说明常见的四种创建方式，本质都是通过改变构造函数的参数来创建不同的线程的。最终调用的构造函数都是：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
if (corePoolSize < 0 ||
maximumPoolSize <= 0 ||
maximumPoolSize < corePoolSize ||
keepAliveTime < 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
throw new NullPointerException();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}
以下以demo分别说明线程池的创建：
1、创建缓存线程
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for(int i=0;i<10;i++){
int temp = i;
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+","+temp);
}
});
}
threadPool.shutdown();// 停掉线程池
2、创建固定长度的线程(常用)
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
int temp = i;
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+","+temp);
}
});
}
threadPool.shutdown();// 停掉线程池
3、创建定时线程
ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);
threadPool.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("我是定时线程，三秒后启动");
}
},3, TimeUnit.SECONDS); // 第一个参数是任务，第二个参数是时间长度，第三个参数时间单位
threadPool.shutdown();// 停掉线程池
4、创建单线程
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("我是单线程线程");
}
});
}
threadPool.shutdown();// 停掉线程池
二、线程池参数说明
重点：几乎是面试必问的。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {}
corePoolSize：核心线程数
maximumPoolSize：最大线程数
keepAliveTimea：线程空闲时间
unit：TimeUnit枚举类型的值，代表keepAliveTime时间单位，可以取下列值：
- TimeUnit.DAYS; //天
- TimeUnit.HOURS; //小时
- TimeUnit.MINUTES; //分钟
- TimeUnit.SECONDS; //秒
- TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒
- TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙
- TimeUnit.NANOSECONDS; //纳秒
workQueue：阻塞队列，用来存储等待执行的任务，决定了线程池的排队策略，有以下取值：
- ArrayBlockingQueue
- LinkedBlockingQueue
- SynchronousQueue
threadFactory：线程工厂，是用来创建线程的
handler：线程拒绝策略。当创建的线程超出maximumPoolSize，且缓冲队列已满时，新任务会拒绝，有以下取值：
- ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
- ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。
- ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
- ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务
三、线程的创建过程
下图是线程池的执行流程：
流程说明：
-
用户提交任务，先到核心线程池，判断核心线程池是都已满；
-
如何核心线程池未满，线程任务执行；如何核心线程已满，走下一步；
-
进入线程缓存队列，判断缓存队列是否已满；
-
如果线程缓存队列已满，进入最大线程池；
-
如果最大线程池未满，创建线程任务；
-
如果最大线程池已满，则拒绝。
线程池的创建二
5、newWorkStealingPool
ExecutorService m = Executors.newWorkStealingPool(2);
1）创建一个带并行级别的线程池，并行级别决定了同一时刻最多有多少个线程在执行，如不传如并行级别参数，将默认为当前系统的CPU个数。
2）每个线程维护自己的一个队列，任务执行结束了，就自己主动去取别的任务。
3）产生的都是守护线程。
4）不是 ThreadPoolExecutor 的扩展，是 ForkJoinPool 的扩展。
5）演示：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 设置并行级别为2，即默认每时每刻只有2个线程同时执行
ExecutorService m = Executors.newWorkStealingPool(2);
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
final int count=i;
m.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Date now=new Date();
System.out.println("线程" + Thread.currentThread() + "完成任务："+ count+" 时间为："+ now.getSeconds());
try {
Thread.sleep(1000);//此任务耗时1s
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
while(true){
//主线程陷入死循环，来观察结果，否则是看不到结果的
}
}
}
6、ForkJoinPool
该线程池的思想是，把运用递归的思想，将大的任务拆分成小的任务(可以根据业务需求来控制拆分的粒度)。下面以一个面试题演示：一个长度100万的数组，元素是一百以内的随机数，将各个元素相加。
public class ForkJoin {
static int[] nums = new int[1000000];
static final int MAX_NUM = 50000;
private static Random random = new Random();
static {
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
nums[i] = random.nextInt(100);
}
System.out.println(Arrays.stream(nums).sum()); // 传统的方式计算
}
// 递归思想，不断将大任务分成小任务。
// RecursiveAction 无返回值；RecursiveTask 有返回值。
static class AddTask extends RecursiveAction{
int start,end;
AddTask(int start, int end) {
this.start = start;
this.end = end;
}
@Override
protected void compute() {
if(end-start<=MAX_NUM){
long sum = 0L;
for (int i = start; i < end; i++) {
sum += nums[i];
}
System.out.println("from+"+start+"to"+end+"="+sum);
}else{
int middle =start + (end-start)/2;
AddTask addTask = new AddTask(start,middle);
AddTask addTask2 = new AddTask(middle,end);
addTask.fork();
addTask2.fork();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
AddTask addTask = new AddTask(0,nums.length);
forkJoinPool.execute(addTask);
System.in.read();
}
}
该线程池的优势是，可以充分利用多cpu，多核cpu的优势，把一个任务拆分成多个“小任务”，把多个“小任务”放到多个处理器核心上并行执行；当多个“小任务”执行完成之后，再将这些执行结果合并起来即可。