线程池的详解

最新推荐文章于 2024-04-15 00:01:35 发布

QAQnullPoint

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文章标签： java 开发语言

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本文详细介绍了线程池的核心参数、执行流程及应用场景。包括线程池的配置原则、线程池拒绝策略、线程池的工作队列实现原理，以及如何区分CPU密集型与IO密集型任务。

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线程池的详解

一、线程池的核心参数：

CorePoolSize 核心线程数：线程池维护的最少线程数，不会被回收，但是设置了allowCoreThreaTimeOut = true的时候也会被回收
MaxmumPoolSize 最大线程数：线程池最多维护线程的数量。当添加一个任务，但是核心线程数已经满了的时候就会创建线程，但是不会超过最大线程数。
KeepAliveTime 空闲线程存活时间：超过核心线程数的线程空闲的时间，如果超过了该时间则会被回收。当然核心线程数上面的参数如果设置了，核心线程也会被回收。
Unit 时间单位：KeepAliveTime的时间单位
workQueue 工作队列：存放待执行任务的队列：当提交的任务数超过核心线程数，提交的任务就会被放到该队列里面来，任务调度的时候再从队列中取出。它仅仅存放被execute()提交的Runnable任务。工作队列实现了BlockingQueue接口。

ArrayBlockingQueue ：数组型阻塞队列，初始化的时候传入大小，有界，FIFO，使用一个重入锁，非公平锁，然后入队和出队时共用一个锁，互斥。
（重入锁： 可重入就是说某个线程已经获得某个锁，可以再次获取锁而不会出现死锁比如synchronized，ReentrantLock。非公平锁： 非公平锁指的是不完全按照请求的顺序，在一定情况下，可以允许插队。互斥锁： 对共享数据进行锁定，保证同一时刻只能有一个线程去操作。FIFO：First In First Out）
LinkedBlockingQueue：链表型阻塞队列：默认初始化大小Interage.MAX_VALUE，有界（但近似无界），FIFO，使用两个重入锁分别控制元素的进队和出队，用Condition进行线程间的唤醒和等待。
SynchronousQueue 同步队列：容量为0，添加任务必须等待取出任务，这个队列相当于通道，不存储元素。
PriorityBlockingQueue 优先阻塞队列：无界，默认采用元素自然顺序升序排列。
DelayQueue 延时队列：无界，元素有过期时间，过期的元素才能被取出。

threadFactory：线程工厂 :创建线程的工厂，可以设定线程名、线程编号等。

默认线程工厂：

    /**
     * The default thread factory
     */
    static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
        private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
        private final ThreadGroup group;
        private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
        private final String namePrefix;
 
        DefaultThreadFactory() {
            SecurityManager s = System.getSecurityManager();
            group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                                  Thread.currentThread().getThreadGroup();
            namePrefix = "pool-" +
                          poolNumber.getAndIncrement() +
                         "-thread-";
        }
 
        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r,
                                  namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                  0);
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
    }

handler：拒绝策略：
当线程池线程数已满，并且工作队列达到限制，新提交的任务使用拒绝策略处理。可以自定义拒绝策略，拒绝策略需要实现RejectedExecutionHandler接口。
JDK默认的拒绝策略有四种：
AbortPolicy：丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。（默认）
DiscardPolicy：丢弃任务，但是不抛出异常。可能导致无法发现系统的异常状态。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新提交被拒绝的任务。
CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务。

自定义拒绝策略：实现java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler接口。

二、线程池的执行流程：

查看线程是否在运行：是就第2步，不是则执行拒绝策略，结束
查看是否超过了核心线程数，是就查看第3步，不是就创建线程执行任务，结束。
查看是否超过了workQueue是否满了，是就查看第4步，不是就添加到队列中等待被调用，结束
查看线程数是不是超过了最大线程数，是就执行拒绝策略，不是就创建线程并执行，结束

三、应用案例

异步发送邮件通知（ThreadPoolExecutor）
发送一个任务，然后注入到线程池中异步发送。
心跳请求任务（ScheduledThreadPoolExecutor）
创建一个任务，然后定时发送请求到线程池中。
POJO的组装任务（ThreadFixedPoolExecutor）
提取线程然后执行。

四、源码分析

ThreadPoolExecutor的父类是AbstractExecutorService，然后AbstractExecutorService的顶层接口是：ExecutorService。
就例如发送邮件接口而言，当线程池触发了submit函数的时候，实际上会调用到父类AbstractExecutorService对象的java.util.concurrent.AbstractExecutorService#submit(java.lang.Runnable)方法，然后进入到ThreadPoolExecutor#execute部分。

五、线程池的合理配置

如果想合理的配置线程池，就需要了解我们任务的类型，是CPU密集型还是IO密集型，
1）CPU 密集型任务主要时间花费在计算上面，内存、硬盘、网络占用的时间少于cpu本身计算的时间，这时应配置尽可能小的线程，避免线程之间频繁的切换消耗资源，如配置 Ncpu+1 个线程的线程池。
例如：文件读写、DB读写、网络请求等
2）由于 IO 密集型任务线程并不是一直在执行任务，cpu的性能，消耗的时间少于请求内存、硬盘、网络的时间，这时大部分时间cpu处于空闲状态，则应配置尽可能多的线程，如 2*Ncpu。
例如：计算型代码、Bitmap转换、Json转换等