总结篇(25)---Java线程及其相关(3)线程池及其问题

原创已于 2025-03-13 16:21:19 修改 · 349 阅读

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#线程池 #面试 #线程池参数 #线程池的构造方法 #java线程池使用

于 2020-12-22 23:19:41 首次发布

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本文详细介绍了线程池的概念、构造函数、主要参数及其策略，并对比分析了四种常见线程池的特点，帮助读者理解如何合理选择和配置线程池。

线程池：

是线程的一种使用模式。通过创建一定数量的线程，让他们时刻准备就绪等待新任务的到达，而任务执行结束之后重新回来继续待命。
线程池核心的设计思想：复用线程，平摊线程的创建与销毁的开销代价

一、为什么使用线程池？

原因有一下几点：

1. 避免了线程的重复创建与销毁所带来的资源消耗。

2. 提升了任务的响应速度，任务来了直接选一个线程执行而无需等待线程的创建。

3. 线程的统一分配和管理，也方便统一的监控和调优。

二、线程池的构造函数

线程池的构造函数很多，我们挑一个参数最多的。其他构造器也差不多，无非就少几个参数，缺少的参数一般会选择默认的值。

public ThreadPoolExecutor( int corePoolSize,
                           int maximumPoolSize,
                           long keepAliveTime,
                           TimeUnit unit,
                           BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                           ThreadFactory threadFactory,
                           RejectedExecutionHandler handler)

三、线程池的主要参数

依据上述构造器，可以看出构造器中有几个主要参数：

(1)int corePoolSize：该线程池中核心线程数最大值
当线程池创建新线程时，如果当前线程总数小于corePoolSize,则创建的是核心线程，如果超过corePoolSize,则创建的是非核心线程。
在默认情况下，核心线程即使闲置也不会被销毁，会一致存活在线程池中。当然也可以让核心线程闲置一段时间后就被销毁，只需要设置allowCoreThreadTimeOut = true;

(2)int maximumPoolSize：该线程池中线程总数最大值
线程总数 = 核心线程数 + 非核心线程数。非核心线程：不是核心线程的线程。

(3)long keepAliveTime：该线程池中非核心线程闲置超时时长
一个非核心线程，如果处于闲置状态的时长超过这个参数所设定的时长，就会被销毁。
如果设置allowCoreThreadTimeOut = true,则会作用于核心线程。

(4)TimeUnit unit：keepAliveTime的单位
   TimeUnit是一个枚举类型，其包括：
       1）NANOSECONDS：1微毫秒 = 1微秒/1000
       2）MICROSECONDS：1微秒 = 1毫秒/1000
       3）MILLISECONDS：1毫秒 = 1秒/1000
       4）SECONDS：秒
       5）MINUTES：分
       6）HOURS：小时
       7）DAYS：天

(5)BlockingQueue<Runnable> workQueue：该线程池中的任务队列，维护着等待执行的Runnable对象
       当所有线程都在干活时，新添加的任务会被添加到这个队列中等待处理，如果队列满了，则创建非核心线程执行任务。
   常见的workQueue类型：
       1）SynchronousQueue:(这个消息队列相当于不存在一样) 这个队列结构接到任务时，会直接提交给线程处理，不会保留它，当没有空闲线程处理则创建一个线程去处理
       2）LinkedBlockingQueue:（这个线程只给核心线程处理）这个队列接收到任务时，会检查当前线程数是否小于核心线程数，如果小于核心线程数，则创建核心线程来处理任务；如果大于核心线程数，则进入等待队列中。
       3）ArrayBlockingQueue:(标注消息队列) 可以限定队列长度，接收任务的时候，如果没有达到corePoolSize的值，则新建核心线程去执行任务。如果达到了，则入队列等待。如果队列已满，则创建非核心线程去执行任务。如果线程总数超过maximumPoolSize,并且队列也满了，则发生错误。
       4）DelayQueue:(会给线程延迟的消息队列) 传进去的任务必须先实现Delay接口，这个队列接收到任务时，首先先入队，只有达到指定的延迟时间，才会执行任务。

(6)ThreadFactory threadFactory：创建线程的方式
这是一个接口，你new的时候需要实现他的Thread newThread(Runnable)方法

例子：AsyncTask新建线程池的threadFactory参数源码
new ThreadFactory(){
    private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
    public Thread newThread(Runnable r){
        return new Thread(r,"AsyncTask #"+mCount.getAndIncrement());
    }
}

(7)RejectedExecutionHandler handler：线程池的拒绝策略，跑出异常专用的
       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时，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，通常有一下四种拒绝策略：
       1）AbortPolicy（默认）:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
       2）DiscardPolicy:丢弃任务，但是不抛出异常。
       3）DiscardOldestPolicy:丢弃队列最前面的任务，然后重新提交被拒绝的任务。
       4）CallerRunsPolicy:由调用线程（提交任务的线程）处理该任务。

       使用场景分析：
       1）AbortPolicy:如果是比较关键的业务，推荐使用此拒绝策略，这样在系统不能承载更大的并发量的时候，能够及时的通过异常发现。
       2）DiscardPolicy:使用此策略，可能会使我们无法发现系统的异常状态。建议是一些无关紧要的业务采用此策略。（如，网站阅读量统计）
       3）DiscardOldestPolicy:此拒绝策略，是一种喜新厌旧的决绝策略，是否要采用这种拒绝策略。还得根据实际业务是否允许丢弃老任务来认真衡量。
       4）CallerRunsPolicy:此策略不会舍弃任何任务，但会造成卡顿等问题。

四、线程池的策略

暂时未写

五、常见的四种线程池

这四种都继承ThreadPoolExecutor类，只不过传入的参数不一样而已

（1）CachedThreadPool(可缓存线程池)

       只有非核心线程，最大线程数很大，每新来一个任务，当没有空闲线程的时候就会创建一个线程。同时还有超时机制，当空闲线程超过60s没有用的话，就会被回收。
       他可以一定程度减少频繁创建/销毁线程，减少系统开销，适用于执行时间短且数量多的任务场景。
       特点:
           1）线程数量无限制
           2）有空闲线程则复用空闲线程，若无空闲线程则新建线程
           3）一定程度减少频繁创建/销毁线程，减少系统开销

（2）FixedThreadPool(定长线程池)

       一个有指定的线程数的线程池，有核心的线程，里面有固定的线程数量，相应速度快。固定线程数量有系统资源设置，核心线程没有超时机制的，队列大小没有限制，除非线程池关闭了核心线程才会被回收。
       特点：
           1）可控制线程最大并发数（同时执行的线程数）
           2）超出的线程会在队列中等待

（3）ScheduledThreadPool(周期线程池)

       创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行，通过schedule方法可以设置任务的周期执行。
       特点：
           1）支持定时及周期性任务执行

（4）SingleThreadExecutor(单线程化的线程池)

       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（FIFO、LIFO、优先级）执行，每次任务到来后都会进入阻塞队列，然后按照顺序执行。
       特点：
           1）有且仅有一个工作线程执行任务。
           2）所有任务按照指定顺序执行，即遵循队列的入队出队规则。

六、线程池的生命周期

生命周期状态切换如下图所示：

对五种状态来做说明：

状态	运行状态描述
RUNNING	接受新任务和处理排队任务
SHUTDOWN	不接受新任务，但处理排队任务
STOP	不接受任务，不处理排队任务，中断正在进行的任务
TIDYING	所有任务都已终止，workerCount为零
TERMINATED	转换到TIDYING状态的线程将运行terminated（）钩子方法