JAVA线程池

• 1、什么是线程池

这里先简述一下，要执行一个线程（任务）时，不是new一个线程，而是从线程池获取一个存在的线程，执行完毕后，把该线程归还到线程池，等待下次执行任务。

• 2、线程池的原理

线程池是一个对象池。对象池是一种常见的系统优化技术。其核心思想是，一个类被频繁使用时，没必要每次都初始化一个对象，可以将它的一些实例保存在一个容器中，使用时向容器请求，用完后归还容器，达到复用对象的目的，减少对象创建和销毁时的系统消耗。这里的容器就是对象池。线程池本质上是一个线程对象的对象池，由于对象的创建和销毁会有一定的耗时，使用线程池复用线程有利于提高系统性能。

对象池的使用场景：一些大型对象被频繁调用，大型对象指创建或销毁比较耗时的对象

常见的对象池有：线程池，数据库连接池。

• 3、线程池的好处

1）降低资源消耗

从对象池的知识我们知道，线程池降低了线程创建和销毁的资源消耗

2）提高响应速度

线程池减少了创建和销毁线程池的时间，提高了响应速度

3）便于管理线程

线程池提供了关闭线程池、指定核心线程数等操作，方便了管理线程。

• 4、默认实现

JAVA给我们定义好了几种常见的线程池：

1）生成固定线程数的线程池

     Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)

2）生成一个可缓存的线程池

     Executors.newCachedThreadPool()

3）生成单线程的线程池

     Executors.newSingleThreadExecutor()

• 5、线程池（Exector架构）的类图

核心类是ThreadPoolExecutor类，继承AbstractExecutorService抽象类（写了线程池的一些默认实现），AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口（该接口定义了线程池的操作关闭、立即关闭、提交等操作），ExecutorService接口继承自Executor接口（定义execute方法）。

Executors类，在这里是工厂类。

 

 

• 6、ThreadPoolExecutor类构造方法参数（引用自参考1）
• corePoolSize：线程池中的核心线程数；
• maximumPoolSize：线程池最大线程数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；
• keepAliveTime：线程池中非核心线程闲置超时时长（准确来说应该是没有任务执行时的回收时间）；

          一个非核心线程，如果不干活(闲置状态)的时长超过这个参数所设定的时长，就会被销毁掉

          如果设置allowCoreThreadTimeOut(boolean value)，则也会作用于核心线程

• TimeUnit：时间单位。可选的单位有分钟（MINUTES），秒（SECONDS），毫秒(MILLISECONDS) 等；
•  workQueue：任务的阻塞队列，缓存将要执行的Runnable任务，由各线程轮询该任务队列获取任务执行。可以选择以下几个阻塞队列。

       ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。
       LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 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：一个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，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。
        PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列。

• ThreadFactory：线程创建的工厂。可以进行一些属性设置，比如线程名，优先级等等，有默认实现。
• RejectedExecutionHandler：任务拒绝策略，当运行线程数已达到maximumPoolSize，队列也已经装满时会调用该参数拒绝任务，默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。

      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。
       当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。

• 7、ThreadPoolExecutor执行过程（参考文献2）

        corePoolSize->workQueue->maxPoolSize

       1) 当未超过核心线程数时，直接创建一个核心线程去执行任务

       2) 当超过核心线程数时，将任务加入workQueue中等待执行

       3) 当workQueue满时，在不超过maxPoolSize的情况下，启动线程去处理任务

       4、当线程数量超过maxPoolSize时，调用拒绝策略

      以下是流程图：

 

8、理解默认线程池实现

1) FixedThreadPool

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue());
    }

FixedThreadPool，创建固定核心线程数的线程池。提交任务时，nThread

2）CachedThreadPool

    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue());
    }

CachedThreadPool，corePoolSize=0，maxPoolSize=MAX_Value。提交任务时，nThread永远>corePoolSize，同时SynchronousQueue是一个不存储元素的阻塞队列，所以CachedThreadPool提交任务时会尝试获取线程，若获取到则执行，若获取不到，则创建线程执行任务。任务执行完毕后，线程归还线程池，在无调用的情况下，存活时间是60s。

3）SingleThreadPool

    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue()));
    }

SingleThreadPool,corePoolSize=1，maxPoolSize=1。该线程池只有一个核心线程，最多允许一个线程。若任务正在执行，新提交的任务将会进入阻塞队列等待执行。

 

• 9、配置线程池大小

1）CUP密集型任务，就需要压榨CUP，N=Ncpu+1

2）IO密集型任务，参考值可为 N=2xNcpu

以上仅是参考值，最佳大小需要自己调试。

 

参考文献：

文献1：https://blog.csdn.net/u010983881/article/details/79322499

文献2：https://www.jianshu.com/p/e66e9924a953

文献3：https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932921.html

文献4：《JAVA程序性能优化》-葛一鸣