Java线程池

线程池的优点(解决什么问题)

限制系统中执行线程的数量,避免服务器超负荷;减少创建和销毁线程的次数,从而减少系统开销。

  1. 降低资源消耗
  2. 提高响应速度
  3. 提高线程的可管理性

当提交一个新任务到线程池时,线程池的处理流程如下:

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

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

  3. 线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务
    Java线程池_第1张图片

线程池的参数:

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

  1. 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。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法,线程池会提前创建并启动所有基本线程。
  2. runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。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Linked-BlockingQueue,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。
  1. maximumPoolSize(线程池最大数量):线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了,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。值得注意的是,如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

  2. 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。使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字,代码如下。

new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();

  1. 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。这个策略默认情况下是AbortPolicy,表示无法处理新任务时抛出异常。在JDK 1.5中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。

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存储不能处理的任务。

  • 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。所以,如果任务很多,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,千分之一毫秒)和纳秒(NANOSECONDS,千分之一微秒)

向线程池提交任务

  • execute()
  • submit()
  1. execute()方法用于提交不需要返回值的任务,所以无法判断任务是否被线程池执行成功。
  2. 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线程直到任务完成,而使用get(long timeout, TimeUint unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后返回,这时可能任务还没有完成。

关闭线程池

  • shutdown
  • shutdownNow

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。但是它们存在一定的区别,shutdownNow首先将线程池的状态设置成STOP,然后尝试停止所有的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

线程池的配置

  • CPU密集型任务:应该配置尽可能小的线程,如Ncpu+1个线程
  • IO密集型任务:应该配置尽可能多的线程,如2*Ncpu
  • 混合型任务

Java 四种线程池newCachedThreadPool,newFixedThreadPool,newScheduledThreadPool,newSingleThreadExecutor

new Thread()的弊端:

  1. 每次new Thread新建对象性能太差
  2. 线程缺乏统一的管理,可能无限制创建新线程,以及可能占用过多系统资源导致死机或OOM
  3. 缺乏更多功能,如定时执行、定期执行、线程中断。

Java 提供的四种线程池的好处:

  1. 重用存在的线程,减少对象创建、消亡的开销,性能佳
  2. 可有效控制最大并发线程数,提高系统资源的利用率,同时避免过多资源竞争,避免堵塞。
  3. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

newCachedThreadPool

创建一个可缓存线程池,如果线程池长度池超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则创建新线程。

newFixedThreadPool

创建一个定长的线程池,可控制最大并发数,超出的线程会在队列中等待。

newScheduledThreadPool

创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。

newSingleThreadExecutor

创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO,LIFO,优先级)执行

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