java 线程池

最新推荐文章于 2024-11-28 10:39:51 发布

原创最新推荐文章于 2024-11-28 10:39:51 发布 · 469 阅读

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1 背景

如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间，线程也属于宝贵的系统资源。

在Java中可以通过线程池来避免频繁创建销毁线程、实现重复利用，其实际上就是容纳了多个线程的容器。这种思想是不是非常类似于我们生活中的共享单车呢？

Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。

要配置一个线程池是比较复杂的，因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。

Executors类中常用的创建线程池的方法如下：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量。
newCachedThreadPool()：创建一个具有缓存功能的线程池，系统根据需要创建线程，这些线程将会被缓存在线程池中。
newSingleThreadExecutor()：创建一个只有单线程的线程池，它相当于调用newFixedThreadPool()方法时传入参数为1。
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：创建具有指定线程数的线程池，它可以在指定延迟后执行线程任务。corePoolSize指池中所保存的线程数，即使线程是空闲的也被保存在线程池内。
newSingleThreadScheduledExecutor()：创建只有一个线程的线程池，它可以在指定延迟后执行线程任务。
ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism)：创建持有足够的线程的线程池来支持给定的并行级别，该方法还会使用多个队列来减少竞争。
ExecutorService newWorkStealingPool()：该方法是前一个方法的简化版本。如果当前机器有4个CPU，则目标并行级别被设置为4，也就是相当于为前一个方法传入4作为参数。

获取到线程池ExecutorService 对象后，调用如下方法使用线程池对象：

public Future<?> submit(Runnable task):获取线程池中的某一个线程对象，并执行（Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。）
<T> Future<T> submit(Callable<T> task) : 获取线程池中的某一个线程对象，并执行（Future : 表示计算的结果）
V get() : 获取计算完成的结果。

使用线程池中线程对象的步骤：

创建线程池对象 Executors.newFixedThreadPool()。
创建Runnable接口子类对象 new MyRunnable() 或 new MyCallable() 。(task)
提交Runnable接口子类对象 submit()。(take task)
关闭线程池 shutdown() 或 shutdownNow() (前者使线程池状态由RUNNING变为SHUTDOWN，不再接受新提交的任务，但却可以继续处理阻塞队列中已保存的任务；后者使线程池状态由RUNNING变为STOP，不能接受新任务，也不处理队列中的任务，会中断正在处理任务的线程)。

线程池的工作流程：
请添加图片描述

线程池中的重要参数：

corePoolSize（核心工作线程数）：当向线程池提交一个任务时，若线程池已创建的线程数小于corePoolSize，即便此时存在空闲线程，也会通过创建一个新线程来执行该任务，直到已创建的线程数大于或等于corePoolSize时。
maximumPoolSize（最大线程数）：线程池所允许的最大线程个数。当队列满了，且已创建的线程数小于maximumPoolSize，则线程池会创建新的线程来执行任务。另外，对于无界队列，可忽略该参数。
keepAliveTime（多余线程存活时间）：当线程池中线程数大于核心线程数时，线程的空闲时间如果超过线程存活时间，那么这个线程就会被销毁，直到线程池中的线程数小于等于核心线程数。
workQueue（队列）：用于传输和保存等待执行任务的阻塞队列。
threadFactory（线程创建工厂）：用于创建新线程。threadFactory创建的线程也是采用new Thread()方式，threadFactory创建的线程名都具有统一的风格：pool-m-thread-n（m为线程池的编号，n为线程池内的线程编号）。
handler（拒绝策略）：当线程池和队列都满了，再加入线程会执行此策略

线程池的拒绝策略：
当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，通常有以下四种策略：

线程池的状态：
一共有五种状态, 分别是：

RUNNING ：能接受新提交的任务，并且也能处理阻塞队列中的任务。
SHUTDOWN：关闭状态，不再接受新提交的任务，但却可以继续处理阻塞队列中已保存的任务。在线程池处于 RUNNING 状态时，调用 shutdown()方法会使线程池进入到该状态。
STOP：不能接受新任务，也不处理队列中的任务，会中断正在处理任务的线程。在线程池处于 RUNNING 或 SHUTDOWN 状态时，调用 shutdownNow() 方法会使线程池进入到该状态。
TIDYING：如果所有的任务都已终止了，workerCount (有效线程数) 为0，线程池进入该状态后会调用 terminated() 方法进入TERMINATED 状态。
TERMINATED：在terminated() 方法执行完后进入该状态，默认terminated()方法是空实现，可以重写该方法进行相应的处理。

下图为线程池的状态转换过程：
请添加图片描述
线程池的队列大小通常怎么设置？

CPU密集型任务
尽量使用较小的线程池，一般为CPU核心数+1。因为CPU密集型任务使得CPU使用率很高，若开过多的线程数，会造成CPU过度切换。
IO密集型任务：
可以使用稍大的线程池，一般为2*CPU核心数。 IO密集型任务CPU使用率并不高，因此可以让CPU在等待IO的时候有其他线程去处理别的任务，充分利用CPU时间。
混合型任务
可以将任务分成IO密集型和CPU密集型任务，然后分别用不同的线程池去处理。只要分完之后两个任务的执行时间相差不大，那么就会比串行执行来的高效。因为如果划分之后两个任务执行时间有数据级的差距，那么拆分没有意义。因为先执行完的任务就要等后执行完的任务，最终的时间仍然取决于后执行完的任务，而且还要加上任务拆分与合并的开销，得不偿失。