11-Java多线程、线程池框架_defaultforkjoinworkerthreadfactory-优快云博客

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线程池

一、线程池

1.1 池化技术

池化技术能够减少创建对象的次数，对资源进行复用。主要是针对一些创建和销毁开销比较大的资源，比如线程，连接等。

1.2 线程池优点

降低资源的消耗。降低线程创建和销毁的资源消耗；
提高响应速度。线程的创建时间为T1，执行时间T2,销毁时间T3，免去T1和T3的时间
提高线程的可管理性。省去用户对线程的管理；

二、线程池框架

JDK线程池框架比较复杂，包括一系列的接口，同时还派生出很多其他接口，比如线程执行类的Runnable，Callable
Future，FutureTask，RunnableFutrue接口。(里面有些严格来说不算线程池，但是线程池本身和线程息息相关，线程又涉及到获取结果的Future相关接口，因此糅合人在一起比较多，这里一并梳理)

2.1 Executor体系

JDK线程池框架继承关系图如下：

线程池

类描述

接口/类	功能
Executor	线程池的顶层接口，只提供了任务执行的方法
ExecutorService	Executor子接口。提供了更多线程池相关的管理方法，如池销毁、任务提交、异步任务提交。
ScheduledExecutorService	ExecutorService子接口。能够定时或周期执行地执行任务。
AbstractExecutorService	为 ExecutorService 的任务提交方法提供了默认实现。
ThreadPoolExecutor	程池类。继承自AbstractExecutorService，提供不同的线程和任务的调度策略。
ForkJoinPool	一种只允许执行ForkJoinTask任务的线程池。采用Fork-Join的思想递归地拆解任务执行来充分利用资源以提升应用性能。JDK1.7加入的成员
ScheduledThreadPoolExecutor	继承ThreadPoolExecutor并实现ScheduledExecutorService，因此是一种线程池，且是一种可以延迟或周期执行任务的线程池，类似java的Timer。
Executors	工具类。简化创建各种线程池的工具类，用到的比较多的是创建ThreadPoolExecutor的实例

2.1 Future体系

在使用线程的时候，继承Thread类或者实现Runnable接口，我们都是无法获取到线程的执行结果的。由此引入了Callable和Future来异步执行线程并支持获取
结果。相关类继承关系图如下：

接口/类	功能
Runnable	实现线程的接口，Thread类也是该接口的实现类，不支持获取结果
Future	代表异步执行的结果。提供任务结果的获取方法(get)，任务的取消方法(cancel)
RunnableFuture	继承Runnable和Future的接口。结合了2个接口的功能，既可以作为一个线程执行，又可以获取执行完毕后的结果
FutureTask	RunnableFuture的核心实现类。常用于异步执行任务时获取结果，执行的线程对象是一个Callable实现类
Callable	实现线程的接口，支持获取结果。

三、线程池核心参数和方法

3.1 参数

参数	作用	默认值/建议值
int corePollSize	核心线程数量	无默认值，参考"5.1合理配置线程池"
int maxmumPollSoze	最大线程数量	无默认值，参考"5.1合理配置线程池"
long keepAliveTime	空闲线程的存活时间，只在线程大于corePollSize才有效	无默认值
TimeUnit unit	keepAliveTime的时间单位	无默认值，
BlockingQueue workQueue	任务队列。保存提交的工作任务	无默认值，
ThreadFactory threadFactory	线程工厂	DefaultThreadFactory
RejectedExecutionHandler handler	饱和拒绝策略	AbortPolicy(抛出异常，拒绝执行)

RejectedExecutionHandler参数可选值：

RejectedExecutionHandler可选值	策略
AbortPolicy	默认，抛出异常
CallerRunsPolicy	用调用者所在的线程来执行任务
DiscardOldestPolicy	丢弃阻塞队列里最老的任务(队列里最靠前的任务)
DiscardPolicy	直接丢弃当前任务
自定义	实现RejectedExecutionHandler接口即可

3.2 方法

提交任务

方法名	备注
execute	不需要返回值 (Executor顶层接口定义的方法)
submit	需要返回值，返回Future接口 (ExecutorService接口定义的方法)

关闭线程池

方法名	备注
shutDown	设置线程池状态，只中断没有执行任务的线程
shutDownNow	设置线程池状态，尝试停止正在执行和暂停的线程

四、线程池转换状态

前面我们给出了线程池关键的参数和几个常用方法，没有描述线程的转换状态。每一个线程都有它的生命周期，线程池管理的对象就是线程，处于池中的线程由线程池来维护和管理线程的状态，这里我们分
析其状态转换以及任务被提交后线程池的处理策略。

4.1 线程状态变化

线程池默认在首次提交任务时才会创建线程，也可以调用prestartCoreThread()方法预先创建好corePollSize个线程

4.2 任务处理策略

当新的任务提交后，如果：

1.如果线程数量小于corePollSize，那么就启动线程执行该任务；
2.如果线程达到了corePollSize，那么将该任务放进阻塞队列；
3.如果队列已满，当前线程数量小于maxmumPollSoze，那么再启动新的线程执行该任务；
4.如果队列已满，当前线程数量也达到了maxmumPollSoze，那么就使用拒绝策略handler处理该线程

4.3 示意图

状态变化示意图。从图中我们可以看到，下面的四个数字就对应了4.2中描述的1-4四个步骤；

五、线程池的使用

5.1 合理配置线程池

任务类型	示例	推荐配置
Cpu(计算)密集型(使用cpu和内存)	计算，大数分解，正则计算	corePollSize推荐：机器核心数+1；
IO密集型	文件读取，网络通信，数据库连接	corePollSize推荐：2*cpu核心数(IO操作比内存和cpu的速度要满三个数量级以上)
混合型	二者均有	尝试拆分为上面的2种的组合(考虑拆分的成本和收益)

计算密集型corePollSize推荐为核心数+1，因为有时候在调度线程时会出现页缺失，此处当前线程需要被挂起，如果线程挂起，那么超过的那一个线程会被调度。如果配置太多，线程切换可能会降低效率，带来线程切
换的开销。
workQueue: 应该使用有界队列(无界队列可能会导致OOM)

5.2 预定义的线程池

5.2.1 常见线程池

线程池	特点
FixedThreadPool	创建固定数量的线程，使用无界队列，适用负载较重的服务器
SingleThreadExecutor	创建单个线程，使用无界队列，可以保证任务顺序执行
CacheedThreadPool	根据需要创建新的线程，执行很多短期异步任务，使用了SynchronousQueue
WorkStealingPool	基于ForkJoinPool实现
ScheduledThreadPoolExecutor	需要定期执行周期任务，不建议使用Timer

5.2.2 创建方法

FixedThreadPool

//Executors#newFixedThreadPool(int)
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

SingleThreadExecutor

//Executors#newSingleThreadExecutor
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

CacheedThreadPool

WorkStealingPool

//Executors#newWorkStealingPool(int parallelism)
public static ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) {
        return new ForkJoinPool
            (parallelism,ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,null, true);
    }

//Executors#newWorkStealingPool
public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
        //并行度默认为CPU核心数
        return new ForkJoinPool
            (Runtime.getRuntime().availableProcessors(),ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory, null, true);
    }

ScheduledThreadPoolExecutor

//Executors#newSingleThreadScheduledExecutor
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
    //只含单个线程
    return new DelegatedScheduledExecutorService(new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}

//Executors#newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    //含多个线程
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

注意ScheduledThreadPoolExecutor有几个方法：

方法名称	作用
schedule	只执行一次，任务还可以延时执行
scheduleAtFixedRate	提交固定时间间隔的任务，前后任务开始的时间间隔是固定的
scheduleWithFixedDelay	提交固定延时间隔执行的任务，不管任务执行多久，前任务执行完毕后，到后任务开始之间的间隔是固定的