Java分布式应用学习笔记07线程池应用(又名：线程池与大排档)

1.  线程池是啥子

一说到池子，大家都会想到数据库连接池那种对象池。本来嘛，现在倡导废物回收利用的节能环保绿色新社会嘛。其实线程池的初衷就是能将已经创建好了的线程对象重复利用。之前咱们说过对于一个分布式系统，离不开高并发、多线程的支持。那么无论是HTTP方式的，还是文件方式的，面对海量的客户端请求，作为服务端如果对于请求使用单线程阻塞方式显然是不可能的。JDK5之后为咱们提供了现成的线程池对象。我们用几个现成的JDK辅助类就能将线程对象池化。线程池实际上也是对象池的一种特例，对象池主要是池化那些创建比较费劲、耗费资源比较大的大对象，比如你的重量级UI组件，比如你的IO文件对象。当然了，如果您的企业不差钱，买得起优越的服务器，仅仅针对一个不到100并发场景的小场景，每个数据服务终端都是当时很顶级的服务器，50w的IBM服务器，那另当别论，您愿意怎么折腾就怎么折腾！别以为笔者在这里开玩笑，确实有这样的现象。某政府的电子政务系统，花的纳税人的钱，买的都是高档服务器，配置的集群环境。最后的使用量，并发量……唉，花纳税人的钱就是不痛不痒啊，不提了，那个面子工程……

2.  为什么用这玩意

言归正传，我们来看为什么要用线程池这个东西。上面我们提到了对象池，对象池的目的就是为了重复利用创建起来比较复杂的大对象的。那么线程呢？线程对象不大的话也要用池子管理它吗？实际上线程池适合于短时间运行的、并发量比较大的线程对象场景。就好比说你去快餐店吃东西，快餐店不可能为每一个顾客都布置一个桌子，一把椅子，固定就那么10几个座位。您买完了一个汉堡，一杯可乐，在座位上吧唧吧唧2口，喝口水，ok，擦擦嘴，抬屁股走人即可。从买餐到坐下吃饭，不到5分钟。因为这家快餐店是知名品牌，有很高的客户群体。没办法，对于每个客户而言就那么珍贵的5分钟啊。轻轻的您走了，正如您轻轻地来。线程池就是适用于以上这种场景，并发量非常巨大，但是每个访问的时间又是极短的。如果是每次访问需要的时间比较多的情况下就不适合这种场景，就适合建立新线程对象的场景。就好比说您现在关心吃饭的质量，吃饭喜欢细嚼慢咽，带着老婆，唱着歌，吃着火锅然后服务员突然跟您说：“对不起，先生，您time out了。”您怎么想。这种场景就适合大排档，所有客户都是露天桌椅，如果来了新客户就应该在外面搭个桌子（new一个新线程），招呼客户去外面吃大排档了。

如果线程对象请求的时间过长，那么很多新线程对象都在线程等待队列中等着。等待的队伍越来越长不说，客户端也一直处于等待状态，总有一个时间，客户端会没有耐心的。那么我们在开发中，大概在什么情况下使用线程池来维护线程对象呢。

3.  怎么用这玩意

讲了线程池是什么，又描述了线程池的使用场景，那么如何使用线程池呢。咱们先来看一个实例

package threadPool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestThreadPool {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {

		// 创建线程池
		ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(3);

		// 建立100个线程
		for (int index = 0; index < 100; index++) {
			Runnable run = new Runnable() {
				public void run() {

					// 随机毫秒
					long time = (long) (Math.random() * 500);
					System.out.println("Sleeping "
							+ Thread.currentThread().getName() + ":" + time
							+ "ms");
					try {
						Thread.sleep(time);

					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}

				}

			};
			
			//执行
			exec.execute(run);
		}
		
		//关闭
		exec.shutdown();

	}
}

 

以上程序先创建了一个线程池，Executors可以创建各式各样的线程池，这个我们后面再说，先不去管它，就知道先创建了个线程池即可。在构造参数里限定线程池的容量是3个，也就是说线程池允许的活动状态线程个数是3个（这家快餐馆也太小了，就给开了3个座位，不够看美女的啊~），在同一时间内，3个线程任务争抢CPU资源执行任务。这里每一个Runnable对象相当于一个要吃饭的人，他们必须有桌子才能吃饭，而线程池为他们提供了桌子、椅子，Runnable们有了桌子、椅子才能吃东西。其他为活动的线程都在线程队列中等待着。最后调用关闭线程池的方法shutdown();，如果不调用该方法那么线程池还可以继续运行线程对象的任务，如果调用了再执行线程对象会抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException。拒绝执行线程任务。

4.  几个扩展线程池

从以上程序执行情况来看实际上是ThreadPoolExecutor对象负责执行，代码段Executors.newFixedThreadPool(3)是创建ThreadPoolExecutor对象的。只是ThreadPoolExecutor对象有很多有参的构造函数，合理的利用ThreadPoolExecutor的构造函数成为了使用线程池，创建线程池的关键点。Executors提供了很多的静态方法来创建ThreadPoolExecutor对象，其底层实质上就是调用ThreadPoolExecutor不同的构造函数，或者在相同构造函数上使用不同的实参来对外进行服务。这样对于客户端调用者来说不必记住那些复杂的参数含义，按需调用Executors静态方法就能获得自己想要的线程池执行对象，大大简化了创建线程池的难度。这也是装饰器模式的体现，把复杂的东西对客户端以一种简单的方式呈现出来。客户端不必被那些繁琐的参数、创建过程吓到。

1.首先咱们就上面那个程序的例子，上面那个程序创建线程池是如下语句

		// 创建线程池
		ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(3);

 

它实际上是调用了如下代码

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

 

大家看到了，客户端调用的时候仅仅传入了一个参数——活动线程的个数。

之前使用newFixedThreadPool的效果大家看到了，在一个时刻，一直是3个线程任务再争抢资源，如果这个时候来新的线程任务了，那么会将其放到LinkedBlockingQueue中放着。LinkedBlockingQueue的大小是整型的最大数——2147483647。这也是最普通的使用场景。限制线程的执行数量，也减少了高并发下多线程之间的资源切换争抢时间。

2.下面是一个仅单线程池的创建例子

 

		// 创建线程池
		ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor();

 

底层为

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

 细心地读者发现了，这个和调用

ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(1)

 

没什么区别，这里需要说明的是它的使用场景，这个是单线程的线程池，在一个时刻只能一个线程任务去执行，这个具体的场景在哪里？其实根据实际情况来看，它更适合于做多任务的汇总，这个多任务之间没有任何层次关系，都是并列的。比如云计算节点单机A、节点B、节点C月底凌晨要做流量汇总，运维的时候是要按需收费的！这个时候就需要每个节点机器的用户appid、流量、吞吐汇报上来做报表汇总。此时数据上报是多线程任务的，从每个节点接收成功后启动计算功能的线程，之后将计算线程逐一放到这个单一的线程池进行计算、入本地库、记日志、单节点的成本BI计算等等操作完成后，下一个node的线程再进行汇总。使用单一线程考虑到2方面，第一每条数据都要严格的进行log记录，以便进行智能的统计BI分析，第二就是在统计的主线程中，需要用到种种局部临时变量，所以这种情况是最适合不过了。当然了，读者要是问我有其他方式解决吗？当然有其他方式。我们这里仅仅讨论newSingleThreadExecutor的适用场景，至少在此场景下newSingleThreadExecutor是解决方案之一。抱歉的是，因为一些特殊的原因，笔者不能将这部分实例代码分享出来，涉及到一些其他利益，大家懂得的，呵呵。

3.还有就是缓存线程池，创建方式如下

		// 创建线程池
		ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();

 

当放入池中的新线程发现没有可复用的池对象的时候，那么就创建一个新的线程对象放入池中。在一定的时间，默认是60秒后，线程池会自动将其赶出池子，也就是说之前露天的大排档吃完的地方在60s内还可以重复利用。服务员在60s后发现依然没人占用地方。ok，回收之。但是，如果此时线程池依然很忙碌，没有可复用的线程资源，那没办法，只能重新创建一个新线程并添加到池中。

相比较咱们之前的newFixedThreadPool方法，它最大的特点就是回收资源、清除超时（60s）、闲置的线程资源，因此它占用系统资源方面不是很大。而newFixedThreadPool方法，只要线程池不关闭，池子里面的资源不会回收。也就是，您哪怕是买一杯麦当劳的咖啡，也可以在里面占一个座位，喝上一整天，看一整天的书，没办法，谁让咱这个线程执行得慢呢。

4.最后一个要介绍的是类似于Timer类的ScheduledExecutorService，这个就是属于使用周期性任务的线程了，大家对Timer或者任务调度已经很明白了，不再赘述了，这里就将网友的一段代码示例给大家即可

		ScheduledExecutorService executor = Executors
				.newScheduledThreadPool(10);

		Runnable task = new Runnable() {

			@Override
			public void run() {

				System.out.println("task over");

			}

		};

		executor.scheduleAtFixedRate(task, 10, 2, TimeUnit.SECONDS);

 

executor.scheduleAtFixedRate(task, 10, 2, TimeUnit.SECONDS);的意思就是线程放到周期线程池中，第一次延迟10秒执行，每过2秒则执行一次任务。

5.  总结

线程池的使用其实还可以深入，如果自己感兴趣也可以造造这个轮子。笔者觉得比较难的是创建线程池的时候的创建参数，上面集中线程池是已有的，适合大多数线程池场景的创建方法，如果在特殊情况下需要自己手工new线程池，参数的选择，直接影响了线程池的效率以及功能。最后还是唠叨一下，线程池适合执行短时间连接请求的线程任务，并且访问量比较巨大的情况。对于消耗时间比较长的连接，您最好还是用别的办法。

 

PS:时间长短是相对来说的，一个笑话：“您觉得一分钟是长还是短？那得看您是在厕所外面排队还是在厕所里面方便……”

各位网友原谅我将其放到了“分布式”的大标题下面，笔者想将其弄成一个系列而已。