模板设计模式（二） - 线程池工作机制

前言

模板设计模式系列文章
模板设计模式（一） - 定义及源码中所用到的模板设计模式
模板设计模式（二） - 线程池工作机制
模板设计模式（三） - OkHttp的 Dispatcher（线程池）

场景

比如我们需要获取网络图片，就必须要开线程去下载图片，比如有100张，就得创建100个线程，线程开的太多，会影响效率和吞吐量

1. 线程的执行时间

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• T = T1（线程的创建时间）+ T2（run方法的执行时间）+ T3（线程的销毁时间）；
• 正如上边所说，如果我们下载100张图片，就需要开100个线程，这样做就相当于是线程的创建时间增大，线程的销毁时间增大，导致的结果就是每一个线程的执行时间增大，这个时候就引入线程池的概念；

2. 线程池工作机制如图所示

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线程池工作机制.png

1>：线程池的好处：

• 解决了线程反复的创建和销毁，做到线程可以反复使用；

2>：线程池工作机制：

这里举例说明：就是100张图片放在线程池中下载；

1>：首先有一个线程池，里边可以放多个线程，比如放4个线程：线程一、线程二、线程三、线程四来下载100张图片；
2>：然后又一个缓存队列，就是下载队列，其实就是 Runnable，100个下载任务都在 这个缓存队列中；
3>：比如缓存队列中现在有5个任务，4个线程都会从缓存队列中去取下载任务，如果线程1先执行完任务，这个时候会去缓存队列中取任务：
a：如果缓存队列中有任务，就取出来下载；
b：如果没有下载任务，就等待着；
c：假设线程的存活时间是 60秒，如果等到30秒又有下载任务了，然后取出来下载，如果没有就继续等待，等到60秒，如果还是没有下载任务，线程1就被销毁；

线程2、线程3、线程4都是一样的，存活时间都是 60秒：
如果下载完，就从缓存队列中取下载任务，如果有就取出来下载，如果没有就等待，如果等到30秒，有下载任务了，就取出来下载，如果没有就继续等待，等到60秒，如果还是没有下载任务，线程2、线程3、线程4就全部被销毁；

如果线程1、线程2、线程3、线程4都被销毁了，这个时候线程池中没有线程了，如果缓存队列中又有新的下载任务，线程池就又会重新创建线程，然后从缓存队列中取任务来下载，流程和上边一样，存活时间都是60秒

3. 线程池示例代码如下

---

1>：下边是一次性下载 20个任务，缓存队列的sPoolWorkQueue 设置的值是 128，结果是正常的，没有报错的

/**
 * Email: [email protected]
 * Created by Novate 2018/5/13 10:47
 * Version 1.0
 * Params:
 * Description:    线程池示例代码
*/

public class ThreadPoolTest {

    static ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor;
    // 线程队列，就是缓存队列
    private static final BlockingQueue sPoolWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue(128);

    static {
        threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                4,  // 核心线程数：就是线程池中的线程数量，自己图中画了 4个线程，这里就是4
                10, // 最大线程数：就是线程池中最大线程数量，随便给个10
                60, // 线程存活时间：比如线程1执行完下载任务，然后缓存队列中没有任务了，这个时候线程1的等待时间，如果等了60秒还没有下载任务，就销毁线程
                TimeUnit.SECONDS, // 线程存活时间的单位：秒
                sPoolWorkQueue,   // 线程的队列，就是图中的缓存队列，给队列中放 下载任务的个数，比如给缓存队列中放 4个下载任务
                new ThreadFactory() { // 线程的创建工厂，如果线程池需要创建线程，就调用这个new Thread()来创建
                    @Override
                    public Thread newThread(@NonNull Runnable r) {
                        Thread thread = new Thread(r,"自己线程的名字");
                        thread.setDaemon(false); // 不是守护线程
                        return new Thread(r);
                    }
                });
    }



    public static void main(String[] args){
        /*// 原来写法：直接new Thread
        testThread() ;*/

        // 线程池
        testThreadPool();
    }

    private static void testThreadPool() {
        // 下边代码意思就是：
        //      一次性给 缓存队列中加入20个下载任务；
        //      一次性只会执行4个下载任务；执行5次，然后就等待60秒，如果60秒之内继续给 缓存队列中放下载任务，线程池的线程就继续下载
        //      如果60秒内没有下载任务，就会销毁这4个线程；
        //      如果过了一会，缓存队列中又有下载任务了，这个时候线程池又会重新创建线程，然后从缓存队列中取任务，然后下载
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            Runnable runnable = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    System.out.println("图片下载完毕" + Thread.currentThread().getName());

                }
            } ;

            // 这个方法不会立马执行，会先把runnable任务加入缓存队列，寻找合适的时机去执行
            threadPoolExecutor.execute(runnable);

        }
    }


    /**
     * 原来写法：直接new Thread
     */
    private static void testThread() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
        }
    }
}

2>：如果缓存队列的sPoolWorkQueue 设置的值是 4，结果就会报错

图片.png

• 报错原因如下：
  1>：线程队列（缓存队列）是4，核心线程数是4，最大线程数是10；
  2>：目前加入的 runnable 数量有20个，20个runnable 放到缓存队列中，但是如果设置sPoolWorkQueue=4，表示缓存队列中只能放4个runnable，剩余的16个不能放下，这个时候最大线程数是10，非核心线程数 是6（最大线程数 - 核心线程数）；
  3>：这个时候会拿6个 runnable出来执行，此时就会在线程池中重新创建6个线程，线程池中的线程就达到10个；
  4>：但是还有10个runnable不能放到 缓存队列中，就意味着 剩余的10个 runnable没有办法执行，这个时候就会报异常；

4. Queue 的参数

---

1>：BlockingQueue：

先进先出的队列，FIFO，先进去的先执行（RxJava所使用的）

2>：SynchronousQueue：

线程安全的队列，它里边没有固定的缓存的（OkHttp所用的）

3>：PriorityBlockingQueue:

无序的可以根据优先级进行排序 ，指定的对象要实现 Comparable 作比较 ，下边使用testRequest()方法来测试

a：首先自己写一个 Request来实现 Runnable和Comparable；
b：然后在写一个 for循环，创建 a 中的 Request对象，然后调用 线程池的 execute()方法，把 Request对象传递进去就可以，代码如下：

• Request代码如下：

/**
 * Email: [email protected]
 * Created by Novate 2018/5/13 11:43
 * Version 1.0
 * Params:
 * Description:    测试PriorityBlockingQueue ，自己定义的 Request对象，然后实现 Runnable,Comparable接口
*/

public class Request  implements Runnable,Comparable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("run");
    }

    /**
     * 用来处理排序的
     * 这里只可以返回 <0、=0、>0
     */
    @Override
    public int compareTo(@NonNull Request o) {
        return 0;
    }
}

• ThreadPoolTestException测试类如下：

/**
 * Email: [email protected]
 * Created by Novate 2018/5/13 10:47
 * Version 1.0
 * Params:
 * Description:
*/

public class ThreadPoolTestException {

    static ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor;

    private static final BlockingQueue sPoolWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue(4);

    // sPoolWorkQueue 修改为4 以后就报错，原因就是：
    // RejectedExecutionException
    // 线程队列（缓存队列）是4，核心线程数是4，最大线程数是10，目前加入的 runnable 数量有20个
    // 20个runnable 放到缓存队列中，但是如果设置sPoolWorkQueue=4，表示缓存队列中只能放4个runnable，剩余的16个不能放下，
    // 这个时候最大线程数是10，非核心线程数 是6（最大线程数 - 核心线程数），这个时候会拿6个 runnable出来执行，此时就会在线程池中
    // 重新创建6个线程，线程池中的线程就达到10个，但是还有10个runnable不能放到 缓存队列中，就意味着 剩余的10个 runnable没有办法执行
    // 这个时候就会报异常
    static {
        threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                4,  // 核心线程数：就是线程池中的线程数量，自己图中画了 4个线程，这里就是4
                10, // 最大线程数：就是线程池中最大线程数量，随便给个10
                60, // 线程存活时间：比如线程1执行完下载任务，然后缓存队列中没有任务了，这个时候线程1的等待时间，如果等了60秒还没有下载任务，就销毁线程
                TimeUnit.SECONDS, // 线程存活时间的单位：秒
                sPoolWorkQueue,   // 线程的队列，就是图中的缓存队列，给队列中放 下载任务的个数，比如给缓存队列中放 4个下载任务
                new ThreadFactory() { // 线程的创建工厂，如果线程池需要创建线程，就调用这个new Thread()来创建
                    @Override
                    public Thread newThread(@NonNull Runnable r) {
                        Thread thread = new Thread(r,"自己线程的名字");
                        thread.setDaemon(false); // 不是守护线程
                        return new Thread(r);
                    }
                });
    }



    public static void main(String[] args){
        testRequest() ;
    }


    /**
     * 测试 Request
     */
    private static void testRequest() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            Request request = new Request() ;
            threadPoolExecutor.execute(request);
        }
    }
    }

打印结果如下，一次性打印20个 run：

图片.png