Java的线程池

最新推荐文章于 2025-04-09 11:45:58 发布

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分类专栏： [线程与并发]

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线程池的概念

线程池的架构

使用Executors创建线程池的3种常用方式

使用ThreadPoolExecutor自定义线程池

线程池配置合理线程数

线程池的概念

其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作。在JDK1.5之后，内置了线程池，我们不需要再手动创建线程池了

线程池的好处

1.降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程，降低线程创建和销毁造成的消耗

2.提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就立即执行

3.提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控

线程池的架构

其中最重要的就是ThreadPoolExecutor

使用Executors创建线程池的3种常用方式

Executors是一个创建线程池的工具类

Executors.newFixedThreadPool(int i) ：创建一个拥有 i 个线程的线程池
- 执行长期的任务，性能好很多
- 创建一个定长线程池，可控制线程数最大并发数，超出的线程会在队列中等待
Executors.newSingleThreadExecutor：创建一个只有1个线程的单线程池
- 一个任务一个任务执行的场景
- 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序执行
Executors.newCacheThreadPool(); 创建一个可扩容的线程池
- 执行很多短期异步的小程序或者负载教轻的服务器
- 创建一个可缓存线程池，如果线程长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，如无可回收，则新建新线程

// 一池5个处理线程（用池化技术，一定要记得关闭）
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

// 创建一个只有一个线程的线程池
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();

// 创建一个拥有N个线程的线程池，根据调度创建合适的线程
ExecutorService threadPool = Executors.newCacheThreadPool();

使用举例

public class MyThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {

        // Array  Arrays(辅助工具类)
        // Collection Collections(辅助工具类)
        // Executor Executors(辅助工具类)


        // 一池5个处理线程（用池化技术，一定要记得关闭）
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 模拟10个用户来办理业务，每个用户就是一个来自外部请求线程
        try {

            // 循环十次，模拟业务办理，让5个线程处理这10个请求
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                final int tempInt = i;
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 给用户:" + tempInt + " 办理业务");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}

底层实现

可以看到基于了3种不同的阻塞队列

线程池的七大参数

无论通过哪种方式创建线程池，线程池的底层都要设置这7大参数

corePoolSize：核心线程数，线程池中的常驻核心线程数
- 在创建线程池后，当有请求任务来之后，就会安排池中的线程去执行请求任务，近似理解为今日当值线程
- 当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的队列放到缓存队列中
maximumPoolSize：线程池能够容纳同时执行的最大线程数，
- 此值必须大于等于1
- 相当有扩容后的线程数，这个线程池能容纳的最多线程数
- 扩容后当请求少了的时候，会缩容。缩回核心线程数
keepAliveTime：多余的空闲线程存活时间
- 当线程池数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime值时，多余的空闲线程会被销毁，直到只剩下corePoolSize个线程为止
- 默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用
unit：keepAliveTime的单位
workQueue：任务队列，被提交的但未被执行的任务（类似于银行里面的候客区）
- LinkedBlockingQueue：链表阻塞队列
- SynchronousBlockingQueue：同步阻塞队列
threadFactory：表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程池一般用默认即可
handler：拒绝策略表示当队列满了并且工作线程大于线程池的最大线程数（maximumPoolSize3）时，通过哪种策略来拒绝提供服务(4种)

核心线程、最大线程、阻塞队列可以用下图来举例

线程池的工作原理

文字说明

在创建了线程池后，等待提交过来的任务请求
当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做出如下判断
1. 如果正在运行的线程池数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务
2. 如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列
3. 如果这时候队列满了，并且正在运行的线程数量还小于corePoolSize，那么还是创建非核心线程直到达到maximumPoolSize值；
4. 如果队列满了并且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行
当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行
当一个线程无事可做操作一定的时间(keepAliveTime)时，线程池会判断：
1. 如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉
2. 所以线程池的所有任务完成后，它会最终收缩到corePoolSize的大小

以顾客去银行办理业务为例，谈谈线程池的底层工作原理

最开始假设来了两个顾客，因为corePoolSize为2，因此这两个顾客直接能够去窗口办理
后面又来了三个顾客，因为corePool已经被顾客占用了，因此只有去候客区，也就是阻塞队列中等待
后面的人又陆陆续续来了，候客区可能不够用了，因此需要申请增加处理请求的窗口，这里的窗口指的是线程池中的线程数，以此来解决线程不够用的问题
假设受理窗口已经达到最大数，并且请求数还是不断递增，此时候客区和线程池都已经满了，为了防止大量请求冲垮线程池，已经需要开启拒绝策略
临时增加的线程会因为超过了最大存活时间，就会销毁，最后从最大数削减到核心数

四种拒绝策略

new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 不处理这个人的，抛出异常
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 不处理直接丢弃
new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //将队列中最早进入但未处理的删除，然后再把新的加入队列
new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //主线程会自己执行该任务

1.不处理这个人的，抛出异常

2.不处理直接丢弃

3.队列中最早进入但未处理的删除，然后再把新的加入队列

4.主线程会自己执行该任务

为什么不用默认创建的线程池？

为什么不用Executors中JDK提供的？

根据阿里巴巴手册：并发控制这章

线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadToolExecutors的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险
- Executors返回的线程池对象弊端如下：
  - FixedThreadPool和SingleThreadPool：
    - 这两个线程池阻塞队列最大可容纳Integer.MAX_VALUE(上亿)，会堆积大量的请求，从而导致OOM
  - CacheThreadPool和ScheduledThreadPool
    - 这两个线程池的最大线程池线程数为Integer.MAX_VALUE(上亿)，因此可能创建非常多的线程，可能会堆积大量的请求，从而导致OOM

使用ThreadPoolExecutor自定义线程池

注意：最大承载为最大线程池大小+阻塞队列大小

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,  //核心线程池大小
                5,  //最大线程池大小
                3,  //超时了没有人调用就会释放
                TimeUnit.SECONDS,   //超时单位
                new LinkedBlockingDeque<>(3),   //阻塞队列
                Executors.defaultThreadFactory(),   //线程工厂，用来创建线程
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());  //四种拒绝策略之一：队列满了，尝试去和最早的一个竞争，不会抛出异常
        try {
            for (int i = 1; i <=9 ; i++) {
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}