java杂谈之线程池

本文探讨了为何要使用线程池,强调其降低资源消耗、提高响应速度和线程管理的优势。Java中的ThreadPoolExecutor是实现线程池的关键,文章详细讲解了其构造参数、拒绝策略、线程工厂和Java提供的四种线程池工具类。最后,文章提醒读者合理配置线程池大小的重要性,提出了CPU密集型和IO密集型任务的参考线程数设置建议。

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1、为什么要使用线程池

受限于硬件、内存和性能,我们不可能无限制的创建任意数量的线程,因为每一台机器允许的最大线程是一个有界值。线程池就是用这些有限个数的线程,去执行提交的任务。然而对于多用户、高并发的应用来说,提交的任务数量非常巨大,一定会比允许的最大线程数多很多。为了解决这个问题,必须要引入排队机制,或者是在内存中,或者是在硬盘等容量很大的存储介质中。Java提供的ThreadPoolExecutor只支持任务在内存中排队,通过BlockingQueue暂存还没有来得及执行的任务。

2、使用线程池的好处
  • 降低资源消耗,通过重复利用已创建的线程,降低创建和销毁线程的消耗。
  • 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能立即执行。
  • 提高线程的可管理性:线程是稀缺资源,如果无限制地创建,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分配、调优和监控。
3、java实现

任务的管理是一件比较容易的事,复杂的是线程的管理,这会涉及线程数量、等待/唤醒、同步/锁、线程创建和死亡等问题。ThreadPoolExecutor与线程相关的几个成员变量是:keepAliveTime、allowCoreThreadTimeOut、poolSize、corePoolSize、maximumPoolSize,它们共同负责线程的创建和销毁。
常用构造器

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,long keepAliveTime, TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue);

几个重要参数:

  • corePoolSize: 核心线程数,只要创建了就会一直存活,即使没有是空闲
  • maximumPoolSize:线程池维护线程的最大数量
  • keepAliveTime: 线程池维护线程所允许的空闲时间
  • unit: 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位
  • workQueue: 线程池所使用的缓冲队列
  • allowCoreThreadTimeout:允许核心线程超时
  • rejectedExecutionHandler:任务拒绝处理器,两种情况会拒绝处理任务:
    • 当线程数已经达到maxPoolSize,切队列已满,会拒绝新任务
    • 当线程池被调用shutdown()后,会等待线程池里的任务执行完毕,再shutdown。如果在调用shutdown()和线程池真正shutdown之间提交任务,会拒绝新任务
  • 线程池会调用rejectedExecutionHandler来处理这个任务。如果没有设置,默认是AbortPolicy,会抛出异常
  • ThreadPoolExecutor类有几个内部实现类来处理这类情况:
    • AbortPolicy 丢弃任务,抛运行时异常
    • CallerRunsPolicy 执行任务
    • DiscardPolicy 忽视,什么都不会发生
    • DiscardOldestPolicy 从队列中踢出最先进入队列(最后一个执行)的任务
  • 实现RejectedExecutionHandler接口,可自定义处理器

执行机制

  • 如果此时线程池中的数量小于corePoolSize,即使线程池中的线程都处于空闲状态,也要创建新的线程来处理被添加的任务。
  • 如果此时线程池中的数量等于 corePoolSize,但是缓冲队列 workQueue未满,那么任务被放入缓冲队列。
  • 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量小于maximumPoolSize,建新的线程来处理被添加的任务。
  • 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量等于maximumPoolSize,那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。也就是:处理任务的优先级为:核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize,如果三者都满了,使用handler处理被拒绝的任务。
  • 如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize时,如果某线程空闲时间超过keepAliveTime,线程将被终止。这样,线程池可以动态的调整池中的线程数。
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