new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
}).start();
这种方式的主要不方便就是:每次new Thread新建对象性能差。线程缺乏统一管理,可能无限制新建线程,相互之间竞争,及可能占用过多系统资源导致死机或oom。缺乏更多功能,如定时执行、定期执行、线程中断。
因此引出线程池
第一:降低资源消耗
。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
第二:提高响应速度
。当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
第三:提高线程的可管理性
。使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。可有效控制最大并发线程数,提高系统资源利用率,同时可以避免过多资源竞争,避免阻塞。
对于线程池,可以通俗的将它理解为"存放一定数量线程的一个线程集合。线程池允许同时运行的线程数量就是线程池的容量;当添加的到线程池中的线程超过它的容量时,会有一部分线程阻塞等待。线程池会通过相应的调度策略和拒绝策略,对添加到线程池中的线程进行管理。
以下内容引自 《java 并发编程的艺术》
1,线程池判断核心线程池里面的线程是否都在执行任务,如果核心线程未满,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程已满,则进如下一个流程判断。
2,线程池判断工作队列是否已经满了,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。如果工作队列已经满了,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,则提交给饱和策略来处理这个任务。
线程有5种状态:新建状态,就绪状态,运行状态,阻塞状态,死亡状态。线程池也有5种状态;然而,线程池不同于线程,线程池的5种状态是:Running, SHUTDOWN, STOP, TIDYING, TERMINATED。
以下内容引自 Java多线程系列–“JUC线程池”04之 线程池原理(三)
RUNNING
(01) 状态说明:线程池处在RUNNING状态时,能够接收新任务,以及对已添加的任务进行处理。
(02) 状态切换:线程池的初始化状态是RUNNING。换句话说,线程池被一旦被创建,就处于RUNNING状态!
道理很简单,在ctl的初始化代码中(如下),就将它初始化为RUNNING状态,并且"任务数量"初始化为0。
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
SHUTDOWN
(01) 状态说明:线程池处在SHUTDOWN状态时,不接收新任务,但能处理已添加的任务。
(02) 状态切换:调用线程池的shutdown()接口时,线程池由RUNNING ->SHUTDOWN。
STOP
(01) 状态说明:线程池处在STOP状态时,不接收新任务,不处理已添加的任务,并且会中断正在处理的任务。
(02) 状态切换:调用线程池的shutdownNow()接口时,线程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。
TIDYING
(01) 状态说明:当所有的任务已终止,ctl记录的"任务数量"为0,线程池会变为TIDYING状态。当线程池变为TIDYING状态时,会执行钩子函数terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor类中是空的,若用户想在线程池变为TIDYING时,进行相应的处理;可以通过重载terminated()函数来实现。
(02) 状态切换:当线程池在SHUTDOWN状态下,阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时,就会由 SHUTDOWN -> TIDYING。
当线程池在STOP状态下,线程池中执行的任务为空时,就会由STOP -> TIDYING。
TERMINATED
(01) 状态说明:线程池彻底终止,就变成TERMINATED状态。
(02) 状态切换:线程池处在TIDYING状态时,执行完terminated()之后,就会由 TIDYING -> TERMINATED。
ExecutorService threadsPool = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime,
milliseconds,runnableTaskQueue, handler);
其中:
corePoolSize(线程池的基本大小)
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。
runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。
handle:当任务添加到线程池中被拒绝,而采取的处理措施
线程池的拒绝策略,是指当任务添加到线程池中被拒绝,而采取的处理措施。
当任务添加到线程池中之所以被拒绝,可能是由于:第一,线程池异常关闭。第二,任务数量超过线程池的最大限制。
线程池共包括4种拒绝策略,它们分别是:AbortPolicy, CallerRunsPolicy, DiscardOldestPolicy和DiscardPolicy。
线程池的拒绝策略
threadsPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
});
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直到任务完成,而使用get(long timeout,TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回,这时候有可能任务没有执行完。
Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask);
try {
Object s = future.get();
} catch (InterruptedException e) {
// 处理中断异常
} catch (ExecutionException e) {
// 处理无法执行任务异常
} finally {
// 关闭线程池
executor.shutdown();
}
可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。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。
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。
只要调用了这两个关闭方法中的任意一个,isShutdown()方法就会返回true。当所有的任务 都已关闭后,才表示线程池关闭成功,这时调用isTerminaed方法会返回true。至于应该调用哪 一种方法来关闭线程池,应该由提交到线程池的任务特性决定,通常调用shutdown方法来关闭 线程池,如果任务不一定要执行完,则可以调用shutdownNow方法
正确关闭线程池的方式
Java的线程既是工作单元,也是执行机制。从JDK 5开始,把工作单元与执行机制分离开来。工作单元包括Runnable和Callable,而执行机制由Executor框架提供。
在HotSpot VM的线程模型中,Java线程(java.lang.Thread)被一对一映射为本地操作系统线程。Java线程启动时会创建一个本地操作系统线程;当该Java线程终止时,这个操作系统线程也会被回收。操作系统会调度所有线程并将它们分配给可用的CPU。
Java多线程程序通常把应用分解为若干个任务,然后使用用户级的调度器(Executor框架)将这些任务映射为固定数量的线程。
Executor 框架主要由三部分组成
整体执行流程:
- 主线程首先要创建实现Runnable或者Callable接口的任务对象。
- 然后可以把Runnable对象直接交给ExecutorService执行(ExecutorService.execute(Runnable command));
或者也可以把Runnable对象或Callable对象提交给ExecutorService执行(ExecutorService.submit(Runnable task)或ExecutorService.submit(Callabletask))。- 如果执行ExecutorService.submit(…),ExecutorService将返回一个实现Future接口的对象。
- 最后,主线程可以执行FutureTask.get()方法来等待任务执行完成。主线程也可以执行
FutureTask.cancel(boolean mayInterruptIfRunning)来取消此任务的执行。
ThreadPoolExecutor通常使用工厂类Executors来创建。Executors可以创建4种类型的线程池:
// 创建一个可重用固定线程数的线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
ThreadPoolExecutor数据结构
FixedThreadPool被称为可重用固定线程数的线程池。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
FixedThreadPool使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列(队列的容量为Integer.MAX_VALUE)。使用无界队列作为工作队列会对线程池带来如下影响。
1)当线程池中的线程数达到corePoolSize后,新任务将在无界队列中等待,因此线程池中
的线程数不会超过corePoolSize。
2)由于1,使用无界队列时maximumPoolSize将是一个无效参数。
3)由于1和2,使用无界队列时keepAliveTime将是一个无效参数。
4)由于使用无界队列,运行中的FixedThreadPool(未执行方法shutdown()或shutdownNow())不会拒绝任务(不会调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution方法)。
SingleThreadExecutor是使用单个worker线程的Executor。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L,
TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
SingleThreadExecutor的corePoolSize和maximumPoolSize被设置为1。其他参数与FixedThreadPool相同。SingleThreadExecutor使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列(队列的容量为Integer.MAX_VALUE)
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L,
TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>());
}
CachedThreadPool的corePoolSize被设置为0,即corePool为空;maximumPoolSize被设置为Integer.MAX_VALUE,即maximumPool是无界的。这里把keepAliveTime设置为60L,意味着CachedThreadPool中的空闲线程等待新任务的最长时间为60秒,空闲线程超过60秒后将会被终止。
CachedThreadPool使用没有容量的SynchronousQueue作为线程池的工作队列,但CachedThreadPool的maximumPool是无界的。这意味着,如果主线程提交任务的速度高于maximumPool中线程处理任务的速度时,CachedThreadPool会不断创建新线程。极端情况下,CachedThreadPool会因为创建过多线程而耗尽CPU和内存资源。
参考:
《java 并发编程的艺术》
Java多线程系列目录(共43篇)