Java線程池核心講解


線程池的優勢:
線程池做的工作只要是控制運行的線程數量,處理過程中將任務放入隊列,然后在線程創建后啟動這些任務,如果線程數量超過了最大數量,超出數量的線程排隊等候,等其他線程執行完畢,再從隊列中取出任務來執行。

它的主要特點為:線程復用;控制最大並發數;管理線程。

第一: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銷耗。
第二:提高響應速度。當任務到達時,任務可以不需要等待線程創建就能立即執行。
第三:提高線程的可管理性。線程是稀缺資源,如果無限制的創建,不僅會銷耗系統資源,還會降低系統的穩定性,使用線程池可以進行統一的分配,調優和監控。


實現線程池的三種方式,Java8之后有多了一個

1.newFixedThreadPool(int):創建一個固定的線程池

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
 
newFixedThreadPool創建的線程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的,它使用的是LinkedBlockingQueue

 2.newSingleThreadExecutor(int):一個任務一個任務的執行,一池一線程

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
 
newSingleThreadExecutor 創建的線程池corePoolSize和maximumPoolSize值都是1,它使用的是LinkedBlockingQueue

3..newCachedThreadPool(int):執行很多短期異步任務,線程池根據需要創建新線程,但在先前構建的線程可用時將重用它們。可擴容,遇強則強

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}
newCachedThreadPool創建的線程池將corePoolSize設置為0,將maximumPoolSize設置為Integer.MAX_VALUE,它使用的是SynchronousQueue,也就是說來了任務就創建線程運行,當線程空閑超過60秒,就銷毀線程。 

4.newScheduledThreadPool(int corePoolSize):創建一個定長線程池,支持定時及周期性任務執行

 

 

 

 

5. newSingleThreadScheduledExecutor():創建一個單線程化的線程池,它只會用唯一的工作線程來執行任務,保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。

 

 

 

6.newWorkStealingPool這個是在jdk1.8出來的):更加所需的並行層次來動態創建和關閉線程。它同樣會試圖減少任務隊列的大小,所以比較適於高負載的環境。同樣也比較適用於當執行的任務會創建更多任務,如遞歸任務。適合使用在很耗時的操作,但是newWorkStealingPool不是ThreadPoolExecutor的擴展,它是新的線程池類ForkJoinPool的擴展,但是都是在統一的一個Executors類中實現,由於能夠合理的使用CPU進行對任務操作(並行操作),所以適合使用在很耗時的任務中

 

 

 

 

 


 

線程池7大核心參數

線程池源碼:

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        maximumPoolSize <= 0 ||
        maximumPoolSize < corePoolSize ||
        keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

 1、corePoolSize:線程池中的常駐核心線程數

 2、maximumPoolSize:線程池中能夠容納同時執行的最大線程數,此值必須大於等於1

 3、keepAliveTime:多余的空閑線程的存活時間當前池中線程數量超過corePoolSize時,當空閑時間達到keepAliveTime時,多余線程會被銷毀直到只剩下corePoolSize個線程為止

 4、unit:keepAliveTime的單位 

5、workQueue:任務隊列,被提交但尚未被執行的任務

6、threadFactory:表示生成線程池中工作線程的線程工廠,用於創建線程,一般默認的即可

7、handler:拒絕策略,表示當隊列滿了,並且工作線程大於等於線程池的最大線程數(maximumPoolSize)時如何來拒絕請求執行的runnable的策略


 線程池底層工作原理:

  • 1、在創建了線程池后,開始等待請求。
  • 2、當調用execute()方法添加一個請求任務時,線程池會做出如下判斷:
  • 2.1如果正在運行的線程數量小於corePoolSize,那么馬上創建線程運行這個任務;
  • 2.2如果正在運行的線程數量大於或等於corePoolSize,那么將這個任務放入隊列;
  • 2.3如果這個時候隊列滿了且正在運行的線程數量還小於maximumPoolSize,那么還是要創建非核心線程立刻運行這個任務;
  • 2.4如果隊列滿了且正在運行的線程數量大於或等於maximumPoolSize,那么線程池會啟動飽和拒絕策略來執行。
  • 3、當一個線程完成任務時,它會從隊列中取下一個任務來執行。
  • 4、當一個線程無事可做超過一定的時間(keepAliveTime)時,線程會判斷:
  • 如果當前運行的線程數大於corePoolSize,那么這個線程就被停掉。
  • 所以線程池的所有任務完成后,它最終會收縮到corePoolSize的大小。

在實際的開發中,線程池用那個一定要合理配置,不然容易造成oom(阿里巴巴開發手冊上有詳細說明)

面試題在工作中單一的/固定數的/可變的三種創建線程池的方法哪個用的多?超級大坑

答:答案是一個都不用,我們工作中只能使用自定義的,(下面是阿里巴巴開發手冊)


 

 

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * 線程池
 * Arrays
 * Collections
 * Executors
 */
public class MyThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                2L,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                //new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
                //new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
                //new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
        );
        //10個顧客請求
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 辦理業務");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }

    }

    private static void threadPool() {
        //List list = new ArrayList();
        //List list = Arrays.asList("a","b");
        //固定數的線程池,一池五線程

//       ExecutorService threadPool =  Executors.newFixedThreadPool(5); //一個銀行網點,5個受理業務的窗口
//       ExecutorService threadPool =  Executors.newSingleThreadExecutor(); //一個銀行網點,1個受理業務的窗口
        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); //一個銀行網點,可擴展受理業務的窗口

        //10個顧客請求
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 辦理業務");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}
 

線程池的拒接策略:

為什么會出現這個?

等待隊列已經排滿了,再也塞不下新任務了同時,線程池中的max線程也達到了,無法繼續為新任務服務。這個是時候我們就需要拒絕策略機制合理的處理這個問題。

 jdk自帶的四種拒接策略

  1. AbortPolicy(默認):直接拋出RejectedExecutionException異常阻止系統正常運行。
  2. CallerRunsPolicy:“調用者運行”一種調節機制,該策略既不會拋棄任務,也不會拋出異常,而是將某些任務回退到調用者,從而降低新任務的流量。
  3. DiscardOldestPolicy:拋棄隊列中等待最久的任務,然后把當前任務加人隊列中嘗試再次提交當前任務。
  4. DiscardPolicy:該策略默默地丟棄無法處理的任務,不予任何處理也不拋出異常。如果允許任務丟失,這是最好的一種策略。

自定義拒絕策略:實現 RejectedExecutionHandle 接口


 

如何自己配置線程池參數

- CPU密集型(計算密集型):盡可能配置少的線程數量,因為線程開太多也沒有處理器執行。取值CPU核數+1個線程。CPU密集的意思是任務需要大量的運算,而沒有阻塞,CPU一直在全速運行,CPU密集型只有在真正的多核CPU上通過多線程才可能得到加速,而在單核CPU上總的運算能力一定所以開幾個線程都一樣
- I/O密集型:並不是一直在執行任務,所以盡可能多地配置線程,比如CPU核數*2。I/O密集型會產生大量的阻塞。在單線程CPU上運行I/O密集型任務會導致大量的運算能力浪費在等待上,使用多線程可以大大地加速程序地運行,這種加速主要是利用了被浪費的阻塞時間。大廠參考工時:CPU核數/(1-阻塞系數),阻塞系數在0.8到0.9之間

首先,查看`Runtime.getRuntime(),availableProcessors()`得到可用處理器數量,應該也就是上面說的CPU核數

 

創建一個定長線程池,支持定時及周期性任務執行


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