JavaEE初阶--------第六章 总结线程池

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第六章 总结线程池

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前言

前两章我们学习到了线程安全和使用 synchronized 来进行加锁操作。再次把视角拉回到线程，线程诞生的意义，是因为进程的创建/销毁都太“重量”了。但是如果进一步提高创建和销毁的频率时，那么线程的开销也就不能忽视了。

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一、为什么要使用线程池

• 那么，该如何进一步来提高效率呢？
  两种典型的办法：
  1、协程（轻量级线程），相比于线程，把系统调度的过程给省略了。
  2、线程池，在使用第一个线程的时候，提前把2、3、4、5。。。线程创建好，后续如果想使用新的线程，不必重新创建了，直接拿过来就能用了。

• 为啥直接从池子中取的效率比新创建线程的效率更高？
  从池子中取，这个动作是纯用户态的操作。
  创建新的线程，这个动作则是需要用户态 + 内核态相互配合来完成的操作。
  （如果一段程序，是在系统内核中执行，此时就称为“内核态”，如果不是则称为“用户态”）

• 这样一种纯用户态的操作，是非常可控的，所以就能优化频繁创建销毁线程的场景。

二、线程池的参数介绍

1、Java 标准库中创建线程池的方式

public class Demo12 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service1 = Executors.newCachedThreadPool();

        ExecutorService service2 = Executors.newFixedThreadPool(10);

        ExecutorService service3 = Executors.newSingleThreadExecutor();

        ExecutorService service4 = Executors.newScheduledThreadPool(100);
    }
}

大家看到上述线程池对象的创建不知道第一眼会不会感觉有点奇怪。是的，线程池对象不是直接 new 出来的，而是通过一个专门的方法，返回了一个线程池对象，这其实就是工厂模式。

创建方式	描述
Executors.newCachedThreadPool();	创建线程数目动态增长的线程池
Executors.newFixedThreadPool(10);	创建固定线程数的线程池
Executors.newSingleThreadExecutor();	创建只包含单个线程的线程池
Executors.newScheduledThreadPool(100);	设定延迟时间后执行命令，或者定期执行命令，是进阶版的 Timer

3、线程池的七大参数

• 上述这四个工厂方法生成的线程池，本质上都是对 ThreadPoolExecutor 类进行的封装，也就是说== Executors 本质上是 ThreadPoolExecutor 类的封装==。
  构造方法中的参数有很多，这也是接下来需要了解的重点

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, 
				   long keepAliveTime, TimeUnit unit,
 				   BlockingQueue<Runnable> workQueue, 
 				   ThreadFactory threadFactory, 
				   RejectedExecutionHandler handler)

• int corePoolSize,int maximumPoolSize 描述了线程池中线程的数目。前者是核心线程数，后者是最大线程数。说明这个线程池里线程的数目是可以动态变化的，变化范围就是 [corePoolSize , maximumPoolSize]

• long keepAliveTime 超时时间，有人使用会自动释放； TimeUnit unit 超时单位

• BlockingQueue workQueue, 阻塞队列，用来存放线程池中的任务。可以根据需要灵活设置这里的队列是啥

• ThreadFactory threadFactory, 工厂模式的体现，此处使用 ThreadFactory 作为工厂类，由这个类负责创建线程，主要是为了在创建过程中，对线程的属性作出一些设置。

• RejectedExecutionHandler handler 线程池的拒绝策略（重要）：一个线程池能容纳的任务数量是有上限的，当持续往线程池里添加任务的时候，一旦已经达到上限了，继续再添加，会出现什么效果？

• 拒绝策略：
  

• AbortPolicy：直接抛出异常

• CallerRunsPolicy：新添加的任务，由添加任务的线程负责执行

• DiscardOldestPolicy：丢弃任务队列中最老的任务

• DiscardPolicy：丢弃当前新加的任务

• 使用线程池，需要设置线程的数目，数目设置多少合适？
  一个线程执行的代码主要有两类：
  1.CPU 密集型：代码里主要的逻辑是在进行算术运算/逻辑判断
  2.IO 密集型：代码里主要进行的是 IO 操作
  所以，代码不同，线程池的线程数目设置不同。正确做法：使用实验的方式，对程序进行性能测试。

三、模拟实现一个线程池

class MyThreadPool3{
    //描述一个类，直接使用Runnable
    //使用一个数据结构来组着若干个任务
    private BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
    //描述一个线程,工作线程的功能就是从任务队列中取任务并执行
    static class Worker extends Thread{
        //当前线程池中有若干个worker线程，这些线程内部都持有上述的任务队列
        private BlockingQueue<Runnable> queue = null;

        public Worker(BlockingQueue<Runnable> queue) {
            this.queue = queue;
        }

        @Override
        public void run() {
            while (true){
                try {
                    //循环的获取任务队列中的任务
                    //如果队列为空直接阻塞，如果不为空，就获取里面的内容
                    Runnable runnable =  queue.take();
                    //获取到之后，就执行任务
                    runnable.run();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    //创建一个数据结构来组织若干个线程
    private List<Thread> workers = new ArrayList<>();

    public MyThreadPool3(int n){
        //在构造方法中创建若干个线程放到数组中
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Worker worker = new Worker(queue);
            worker.start();
            workers.add(worker);
        }
    }
    //创建一个方法，允许程序员放任务到线程池中
    public void submit(Runnable runnable){
        try {
            queue.put(runnable);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
public class Demo14 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThreadPool pool = new MyThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            pool.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello threadpool");
                }
            });
        }
    }
}

• 线程池这边会创建是个 worker ，这10个 worker 都持有我的任务池，各自不停地从我的任务池当中拿任务去执行。等到线程池当中没有任务了，这10个 worker 就阻塞了。

四、线程池的工作流程

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总结

本章我们学习了线程池的基本知识，线程池是优化频繁创建/销毁线程的场景而诞生的，进一步地提高了效率。Java标准库中的线程池有四大工厂方法，七大参数，四大拒绝策略，这些都是线程池最基本也是最重要的内容。