线程池学习理解

最新推荐文章于 2022-06-21 21:43:48 发布

李一

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分类专栏： java 文章标签：多线程线程池

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1.线程池是什么

为了避免系统频繁地创建和销毁线程，我们可以让创建的线程进行复用。如果大家进行过数据库开发，对数据库连接池应该不会陌生。为了避免每次数据库查询都重新建立和销毁数据库连接，我们可以使用数据库连接池维护一些数据库连接，让他们长期保持在一个激活状态。当系统需要使用数据库时，并不是创建一个新的连接，而是从连接池中获得一个可用的连接即可。反之，当需要关闭连接时，并不真的把连接关闭，而是将这个连接“还”给连接池即可。通过这种方式，可以节约不少创建和销毁对象的时间。

2.线程池的内部原理与实现

先了解一下线程池最重要的构造函数：

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

函数的参数含义如下。（如果不是太理解，可以跳过。一会回头看会更好！）

• corePoolSize:指定了线程池中的线程数量。
• maximumPoolSize:指定了线程池中的最大线程数量。
• keepAliveTime:当线程池线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程的存活时间。即，超过corePoolSize的空闲线程，在多长时间内，会被销毁。
• unit: keepAliveTime 的单位。
• workQueue:任务队列，被提交但尚未被执行的任务。
• threadFactory:线程工厂，用于创建线程，一般用默认的即可。
• handler:拒绝策略。当任务太多来不及处理，如何拒绝任务。

接下来了解一下线程池的核心调度代码（代码结合图去理解更好点）

        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);

简单说就是当我们提交一个任务时，会判断线程运行数量是否小于corePoolSize，小于就直接分配线程执行该任务，大于就去执行队列（workQueue），如果队列有位置则进入队列，如果失败再次查看线程池线程数量是否小于maximumPoolSize，小于则正价线程数数量执行该任务，如果达到maximumPoolSize则执行拒绝策略（handler）。

3.下面简单介绍一下我们常见的队列模式

• 接提交的队列：该功能由SynchronousQueue对象提供。SynchronousQueue是一个特殊的BlockingQueue。SynchronousQueue没有容量，每一个插入操作都要等待一个相应的删除操作，反之，每一个删除操作都要等待对应的插入操作。如果使SynchronousQueue,提交的任务不会被真实的保存，而总是将新任务提交给线程执行，如果没有空闲的进程，则尝试创建新的进程.如果进程数里已经达到最大值.则执行拒绝策略。因此，使用SynchronousQueue队列.通常要设置很大的maximumPoolSize值，否则很容易执行拒绝策略。

•有界的任务队列：有界的任务队列可以使用ArrayBlockingQucue实现。ArrdyBlockingQueue的构造函数必须带一个容量参数.表示该队列的最大容量，当使用有界的任务队列时，若有新的任务需要执行.如果线程池的实际线程数小于corcPoolSize.则会优先创建新的线程，若大于FcorePoolSize，则会将新任务加入等持队列。若等待队列已满，无法加入，则在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下，创建新的进程执行任务，若大于maximumPooiSizc，则执行柜绝策略。可见，有界队列仅当在任务队列装满时.才可能将线程数提升到corePoolSize以上，换言之.除非系统非常繁忙，否则确保核心线程数维持在corePooISize。

•无界的任务队列：无界任务队列可以通过 LinkedBlockingQueuc类实现。与有界队列相比，除非系统资源耗尽，否则无界的任务队列不存在任务入队失败的情况。当有新的任务到来，系统的线程数小于corePoolSize时，线程池会生成新的线程执行任务，但当系统的线程数达到 corePoolSize后，就不会继续增加。若后续仍有新的任务加入，而又没有空闲的线程资源，则任务直接进入队列等待。若任务创建和处理的速度差异很大，无界队列会保持快速增长，直到耗尽系统内存。

•优先任务队列：优先任务队列是带有执行优先级的队列。它通过PriorityBlockingQueue实现，可以控制任务的执行先后顺序。它是一个特殊的无界队列。无论是有界队列ArrayBlockingQueue，还是未指定大小的无界队列LinkedBlockingQueue都是按照先进先出算法处理任务的。而PriorityBlockingQueue则可以根据任务自身的优先级顺序先后执行，在确保系统性能的同时，也能有很好的质量保证（总是确保高优先级的任务先执行）。

4.拒绝策略：

JDK内置的拒绝策略如下。
• AbortPolicy策略：该策略会直接抛出异常，阻止系统正常工作。
• CallerRunsPolicy策略：只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中，运行当前被丢弃的任务。显然这样做不会真的丢弃任务，但是，任务提交线程的性能极有可能会急剧下降。
• DiscardOledestPolicy策略：该策略将丢弃最老的一个请求，也就是即将被执行的一个任务，并尝试再次提交当前任务。
• DiscardPolicy策略：该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理。如果允许任务丢失，我觉得这可能是最好的一种方案了吧。

以上内置的策略均实现了RejectedExecutionHandler接口，若以上策略仍无法满足实际应用需要，完全可以自己扩展 RejectedExecutionHandler 接口。

参考书籍：《实战Java高并发程序设计》葛一鸣，郭超