線程池的優點及其原理

一 使用線程池的好處

池化技術應用：線程池、數據庫連接池、http連接池等等。

池化技術的思想主要是為了減少每次獲取資源的消耗，提高對資源的利用率。

線程池提供了一種限制、管理資源的策略。 每個線程池還維護一些基本統計信息，例如已完成任務的數量。

使用線程池的好處：

• 降低資源消耗：通過重復利用已創建的線程降低線程創建和銷毀造成的消耗。

• 提高響應速度：當任務到達時，可以不需要等待線程創建就能立即執行。

• 提高線程的可管理性：線程是稀缺資源，如果無限制的創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用線程池可以進行統一的分配，監控和調優。

 

二 Executor框架

Executor框架不僅包括了線程池的管理，還提供了線程工廠、隊列以及拒絕策略等，讓並發編程變得更加簡單。

Executor框架的使用示意圖

1. 主線程首先要創建實現Runnable或Callable接口的任務對象。

2. 把創建完成的實現Runnable/Callable接口的對象直接交給ExecutorService執行：

   ExecutorService.execute(Runnable command)或者ExecutorService.sumbit(Runnable command)或ExecutorService.sumbit(Callable <T> task).

3. 如果執行ExecutorService.submit(...)，ExecutorService將返回一個實現Future接口的對象。最后，主線程可以執行FutureTask.get()方法來等待任務執行完成。主線程也可以執行FutureTask.cancel()來取消次任務的執行。

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolExecutorDemo {

    private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
    private static final int MAX_POOL_SIZE = 10;
    private static final int QUEUE_CAPACITY = 100;
    private static final Long KEEP_ALIVE_TIME = 1L;

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                CORE_POOL_SIZE,
                MAX_POOL_SIZE,
                KEEP_ALIVE_TIME,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(QUEUE_CAPACITY),
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

        //執行線程代碼

        executor.shutdown();

    }

}

CORE_POOL_SIZE:核心線程數定義了最小可以同時運行的線程數量。

MAX_POOL_SIZE：當隊列中存放的任務到達隊列容量的時候，當前可以同時運行的線程數量變為最大線程數。

QUEUE_CAPACITY：當新任務加入是會先判斷當前運行的線程數量是否達到核心線程數，如果達到的話，任務就會被存放到隊列中。

KEEP_ALIVE_TIME：當線程池中的線程數量大於核心線程數時，如果這時沒有新的任務提交，核心線程外的線程不會立即銷毀，而是會等待，直到等待的時間超過KEEP_ALIVE_TIME才會被回收銷毀。

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()：調用執行自己的線程運行任務，也就是直接在調用execute方法的線程運行（run）被拒絕的任務，如果執行程序已關閉，則會丟棄任務。因此這種策略會降低新任務的提交速度，影響程序的整體性能。另外，這個策略喜歡增加隊列容量。如果應用程序可以承受此延遲並且不能任務丟棄一個任務請求的話，可以選擇這個策略。

 

線程池分析原理

 

三 線程池大小確定

有一個簡單且使用面比較廣的公式：

• CPU密集型任務（N+1）：這種任務消耗的主要是CPU資源，可以將線程數設置為N（CPU核心數）+1，比CPU核心數多出來一個線程是為了防止線程偶發的缺頁中斷，或者其他原因導致的任務暫停而帶來的影響。一旦任務停止，CPU就會出於空閑狀態，而這種情況下多出來一個線程就可以充分利用CPU的空閑時間。

• I/O密集型（2N）：這種任務應用起來，系統大部分時間用來處理I/O交互，而線程在處理I/O的是時間段內不會占用CPU來處理，這時就可以將CPU交出給其他線程使用。因此在I/O密集型任務的應用中，可以配置多一些線程，具體計算方是2N。