Java中的線程池是運用場景最多的並發框架,幾乎所有需要異步或並發執行任務的程序都可以使用線程池。在開發過程中,合理地使用線程池能夠帶來3個好處。
- 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,任務可以不需要等到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,如果無限制地創建,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分配、調優和監控。
線程池的處理流程如下:
- 線程池判斷核心線程池里的線程是否都在執行任務。如果不是,則創建一個新的工作線程來執行任務。如果核心線程池里的線程都在執行任務,則進入下個流程。
- 線程池判斷工作隊列是否已經滿。如果工作隊列沒有滿,則將新提交的任務存儲在這個工作隊列里。如果工作隊列滿了,則進入下個流程。
- 線程池判斷線程池的線程是否都處於工作狀態。如果沒有,則創建一個新的工作線程來執行任務。如果已經滿了,則交給飽和策略來處理這個任務。
線程池的創建
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds,runnableTaskQueue, handler);
參數如下:
1)、corePoolSize(線程池的基本大小):當提交一個任務到線程池時,線程池會創建一個線程來執行任務,即使其他空閑的基本線程能夠執行新任務也會創建線程,等到需要執行的任務數大於線程池基本大小時就不再創建。如果調用了線程池的prestartAllCoreThreads()方法, 線程池會提前創建並啟動所有基本線程。
2)、runnableTaskQueue(任務隊列):用於保存等待執行的任務的阻塞隊列。可以選擇以下幾個阻塞隊列:
- ArrayBlockingQueue:是一個基於數組結構的有界阻塞隊列,此隊列按FIFO(先進先出)原則對元素進行排序。
- LinkedBlockingQueue:一個基於鏈表結構的阻塞隊列,此隊列按FIFO排序元素,吞吐量通常要高於ArrayBlockingQueue。靜態工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個隊列。
- SynchronousQueue:一個不存儲元素的阻塞隊列。每個插入操作必須等到另一個線程調用移除操作,否則插入操作一直處於阻塞狀態,吞吐量通常要高於Linked-BlockingQueue,靜態工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列。
- PriorityBlockingQueue:一個具有優先級的無限阻塞隊列。
3)、maximumPoolSize(線程池最大數量):線程池允許創建的最大線程數。如果隊列滿了,並且已創建的線程數小於最大線程數,則線程池會再創建新的線程執行任務。值得注意的是,如果使用了無界的任務隊列這個參數就沒什么效果。
4)、ThreadFactory:用於設置創建線程的工廠,可以通過線程工廠給每個創建出來的線程設置更有意義的名字。使用開源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速給線程池里的線程設置有意義的名字,代碼如下:
new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();
5)、RejectedExecutionHandler(飽和策略):當隊列和線程池都滿了,說明線程池處於飽和狀態,那么必須采取一種策略處理提交的新任務。這個策略默認情況下是AbortPolicy,表示無法處理新任務時拋出異常。在JDK1.5中Java線程池框架提供了以下4種策略:
- AbortPolicy:直接拋出異常。
- CallerRunsPolicy:只用調用者所在線程來運行任務。
- DiscardOldestPolicy:丟棄隊列里最近的一個任務,並執行當前任務。
- DiscardPolicy:不處理,丟棄掉
當然,也可以根據應用場景需要來實現RejectedExecutionHandler接口自定義策略。如記錄日志或持久化存儲不能處理的任務。
6)、keepAliveTime(線程活動保持時間):線程池的工作線程空閑后,保持存活的時間。所以,如果任務很多,並且每個任務執行的時間比較短,可以調大時間,提高線程的利用率。
7)、TimeUnit(線程活動保持時間的單位):可選的單位有天(DAYS)、小時(HOURS)、分鍾 (MINUTES)、毫秒(MILLISECONDS)、微秒(MICROSECONDS,千分之一毫秒)和納秒(NANOSECONDS,千分之一微秒)。
向線程池提交任務
可以使用兩個方法向線程池提交任務,分別為execute()和submit()方法。
execute()方法用於提交不需要返回值的任務,所以無法判斷任務是否被線程池執行成功。通過以下代碼可知execute()方法輸入的任務是一個Runnable類的實例。
threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub;
}
}
submit()方法用於提交需要返回值的任務。線程池會返回一個future類型的對象,通過這個future對象可以判斷任務是否執行成功,並且可以通過future的get()方法來獲取返回值,get()方法會阻塞當前線程直到任務完成,而使用get(long timeout,TimeUnit unit)方法則會阻塞當前線程一段時間后立即返回,這時候有可能任務沒有執行完。
Future<Object> future = threadPoolExecutor.submit(harReturnValuetask);
try {
Object s = future.get();
} catch (InterruptedException e) {
// 處理中斷異常
} catch (ExecutionException e) {
// 處理無法執行任務異常
} finally {
// 關閉線程池 executor.shutdown();
}
總結:
- 優先級不同的任務可以使用優先級隊列PriorityBlockingQueue來處理,它可以讓優先級高的任務先執行。注意:如果一直有優先級高的任務提交到隊列里,那么優先級低的任務可能永遠不能執行。
- 建議使用有界隊列,有界隊列能增加系統的穩定性和預警能力,可以根據需要設大一點兒。