Java线程池的合理使用

最新推荐文章于 2025-02-07 17:27:28 发布

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文章标签： java

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1、概述

大家都知道线程的创建是需要消耗系统有限的资源的，如果不加限制的创建线程那么最终会拖垮整个服务，好的一点是我们可以通过线程池的方式来解决，线程池为线程生命周期开销问题和资源不足问题提供了解决方案。

2、什么是线程池

就是由多个线程组成的一个集合体，将需要执行的任务交给这个集合体，它会负责从集合体中拿出一个线程去执行任务，执行完后该线程又返回集合体等待下个任务的到来，可以看出这些线程可以被重复利用，这可以极大的减少线程的重复创建与销毁所带来的系统开销。

线程池内部主要是由工作线程与任务队列组成的，工作线程会不断循环从任务队列中取出任务然后执行，任务队列是用来存放待执行的任务。

3、线程池的创建

3.1、方式一

通过java包java.util.concurrent中的ThreadPoolExecutor来创建，其主要构造方法有：

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

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

主要参数解释：

corePoolSize：线程池中的核心线程个数，当每次有新任务到来时，线程池都会创建一个新的线程，直到线程池中的线程数目大于等于corePoolSize时，接下来的任务会加入任务队列，如果任务队列已满，则会创建新的线程，直到达到maximumPoolSize。
maximumPoolSize：线程池中的最大线程个数
keepAliveTime：线程池中除核心线程之外的其他线程的存活时间，也就是说一个非核心线程，在空闲等待新任务时的最长等待时间，如果到了时间还没有新任务可执行，就会被终止。如果该值为0，表示所有非核心线程都不会超时终止。
workQueue：任务队列
threadFactory：表示对创建的线程进行一些线程初始设置
handler：表示任务的拒绝处理策略，拒绝策略需要在任务队列有界，且maximumPoolSize有限的情况下才会触发

3.2、方式二

通过java包java.util.concurrent中的Executors工厂类来创建，Executors类提供了一些用于方便创建线程池的静态工厂方法：

public static ExecutorService newCachedThreadPool()
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
public static ExecutorService newWorkStealingPool()

解释：

（1）newCachedThreadPool() 60秒超时时间的缓存线程池，内部创建线程池的的方式为：

return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                              60L, TimeUnit.SECONDS,
                              new SynchronousQueue<Runnable>());

注：该线程池的核心线程数为0，可创建的最大线程数无限制，线程的存活时间为60秒，任务队列使用的是 SynchronousQueue（同步阻塞队列）

优点：该线程池适用于系统负载低，且任务执行时间短的场景，因为任务无需排队，所以执行效率会更高

缺点：在高负载的场景下会导致创建出大量的线程，最终导致大量的CPU切换带来的开销，以及OOM

（2）newFixedThreadPool(int nThreads) 可指定线程数目的线程池，内部创建线程池的方式为：

return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                              0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                              new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

注：该线程池的核心线程数与最大线程数都为用户指定的nThreads，创建的线程无超时时间，任务队列采用的是LinkedBlockingQueue（无界队列）

优点：创建的线程数目可控，通过无界队列可以保证新任务的排队执行

缺点：由于队列无界，如果系统负载较大，那么有可能导致队列中会积压大量任务，最终导致OOM

（3）newSingleThreadExecutor() 内部创建线程池的方式为：

return new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                              0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                              new LinkedBlockingQueue<Runnable>())

注：只有一个线程的线程池，且该线程无超时时间，任务队列采用的是LinkedBlockingQueue（无界阻塞队列）

优点：由于线程池中只有一个线程，所以队列中的任务会被顺序执行，适合需要顺序执行任务的场景

缺点：由于队列无界，如果系统负载较大，那么有可能导致队列中会积压大量任务，最终导致OOM

（4）newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 执行定时任务的线程池，内部创建线程池的方式为：

super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
      new DelayedWorkQueue());

注：用户可指定核心线程数corePoolSize，最大线程数无限制，线程池中的线程无超时时间，任务队列采用的是DelayedWorkQueue（延时阻塞工作队列），只有队列中的任务的延时时间到达时，才会被线程池中的某个线程取走执行，适合需要延时执行任务的场景。

（5）newWorkStealingPool() 可以并行执行任务的线程池，jdk1.8开始支持，线程池中的线程数量为所在机器CPU的核数

并发：一般指多个线程在同一时刻同时执行一个任务，如多个用户（线程）在同一时刻同时进行网上支付操作

并行：一般指将一个大的计算密集型的任务分解成多个小任务，然后利用CPU多核的优势来分别一起执行这些小任务，最后在汇总小任务的结果（如JDK8支持对数组并行排序，或并行查找最大值，最小值），现在比较流行的Fork/Join模式就是采用的并行的编程方式