关于线程池最基本的东西

最新推荐文章于 2024-08-10 16:04:44 发布

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分类专栏：线程文章标签：多线程线程池 ThreadPoolExecutor

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最近用到多线程了，特意翻看一些关于多线程、线程池的文章，因为平常用的不是很多所以对这方面不是特别的了解，只是简单会使用并不清楚原理什么的。今天我就总结下我这几天看的一些东西，深层次的就不写啦，也没有时间去仔细查看，只总结一些日常使用所需要了解的要点。

一、创建线程池需要哪些参数

先来说说ThreadPoolExecutor源码，查看创建线程池的构造函数：

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

不管你调用的是ThreadPoolExecutor的哪个构造函数，最终都会执行到这个构造函数的，这个构造函数有7个参数，正是由于对这7个参数值的赋值不同，造成生成不同类型的线程池，比如我们常见的CachedThreadPoolExecutor、FixedThreadPoolExecutor SingleThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor，看看这几个参数的具体含义：

1、corePoolSize：线程池中核心线程的数量；当提交一个任务到线程池的时候，线程池会创建一个线程来执行执行任务，即使有其他空闲的线程存在，直到线程数达到corePoolSize时不再创建，这时候会把提交的新任务放入到阻塞队列中，如果调用了线程池的preStartAllCoreThreads方法，则会在创建线程池的时候初始化出来核心线程；

2、maximumPoolSize：线程池允许创建的最大线程数；如果阻塞队列已经满了，同时已经创建的线程数小于最大线程数的话，那么会创建新的线程来处理阻塞队列中的任务；

3、keepAliveTime：线程活动保持时间，指的是工作线程空闲之后继续存活的时间；

4、unit：参数keepAliveTime的时间单位；

5、workQueue：阻塞队列；用于存储等待执行的任务，有四种阻塞队列类型，ArrayBlockingQueue(基于数组的有界阻塞队列)、LinkedBlockingQueue(基于链表结构的阻塞队列)、SynchronousQueue(不存储元素的阻塞队列)、PriorityBlockingQueue(具有优先级的阻塞队列)，ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用较少，一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。

6、threadFactory：用于创建线程的线程工厂；

7、handler：当阻塞队列满了，且没有空闲线程的情况下，线程池中的线程数目已经达到了最大线程数量，处于饱和状态，那么必须采取一种策略来处理新提交的任务，我们可以自己定义处理策略，也可以使用系统已经提供给我们的策略，先来看看系统为我们提供的4种策略，AbortPolicy(直接抛出异常)、CallerRunsPolicy(只有调用者所在的线程来运行任务)、DiscardOldestPolicy(丢弃阻塞队列中最近的一个任务，并执行当前任务)、Discard(直接丢弃)，稍后详细分析；

二、线程池的状态

在ThreadPoolExecutor中定义了一个volatile变量，另外定义了几个static final变量表示线程池的各个状态：

volatile int runState;

static final int RUNNING = 0;

static final int SHUTDOWN = 1;

static final int STOP = 2;

static final int TERMINATED = 3;

runState表示当前线程池的状态，它是一个volatile变量用来保证线程之间的可见性；

当创建线程池后，初始时，线程池处于RUNNING状态；

如果调用了shutdown()方法，处于SHUTDOWN状态，此时线程池不接受新的任务，它会等待所有任务执行完毕；

如果调用了shutdownNow()方法，处于STOP状态，此时线程池不接受新的任务，并且会去尝试终止正在执行的任务；

当线程池处于SHUTDOWN或STOP状态，并且所有工作线程已经销毁，任务缓存队列已经清空或执行结束后，线程池被设置为TERMINATED状态。

三、线程池队列满后的拒绝策略

handler：表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值：

AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。默认。

DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。

DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）

CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务（当前运行的线程去处理）

四、常见的五种线程池（可直接使用）

1、newCachedThreadPool：缓存线程池，该类线程池中线程的数量是不确定的，理论上可以达到Integer.MAX_VALUE个，这种线程池中的线程都是非核心线程，既然是非核心线程，那么就存在超时淘汰机制了，当里面的某个线程空闲时间超过了设定的超时时间的话，就会回收掉该线程；

   public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>(),
                                      threadFactory);
    }

2、FixedThreadPool：固定线程池，这类线程池中是只存在核心线程的，对于核心线程来说，如果我们不设置allowCoreThreadTimeOut属性的话是不存在超时淘汰机制的，这类线程池中的corePoolSize的大小是等于maximumPoolSize大小的，也就是说，如果线程池中的线程都处于活动状态的话，如果有新任务到来，他是不会开辟新的工作线程来处理这些任务的，只能将这些任务放到阻塞队列里面进行等到，直到有核心线程空闲为止；

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

3、ScheduledThreadPool：任务线程池，这种线程池中核心线程的数量是固定的，而对于非核心线程的数量是不限制的，同时对于非核心线程是存在超时淘汰机制的，主要适用于执行定时任务或者周期性任务的场景；

 public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(
            int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
    }

4、SingleThreadPool：单一线程池，线程池里面只有一个线程，同时也不存在非核心线程，感觉像是FixedThreadPool的特殊版本，他主要用于确保任务在同一线程中的顺序执行，有点类似于进行同步吧；

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

5、newWorkStealingPool 是jdk1.8才有的，会根据所需的并行层次来动态创建和关闭线程，通过使用多个队列减少竞争，底层用的 ForkJoinPool来实现的。ForkJoinPool 的优势在于，可以充分利用多cpu，多核cpu的优势，把一个任务拆分成多个“小任务”，把多个“小任务”放到多个处理器核心上并行执行；当多个“小任务”执行完成之后，再将这些执行结果合并起来即可。

    public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
        return new ForkJoinPool
            (Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
             ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,null, true);
    }

五、线程池的使用

1、线程池中的线程初始化

默认情况下，创建线程池之后，线程池中是没有线程的，需要提交任务之后才会创建线程。在实际中如果需要线程池创建之后立即创建线程，可以通过以下两个方法办到：

prestartCoreThread()：初始化一个核心线程；

prestartAllCoreThreads()：初始化所有核心线程

2、线程池运行的4个阶段：

(1)：poolSize < corePoolSize，则直接创建新的线程(核心线程)来执行当前提交的任务；

(2)：poolSize = corePoolSize，并且此时阻塞队列没有满，那么会将当前任务添加到阻塞队列中，如果此时存在工作线程(非核心线程)的话，那么会由工作线程来处理该阻塞队列中的任务，如果此时工作线程数量为0的话，那么会创建一个工作线程(非核心线程)出来；

(3)：poolSize = corePoolSize，并且此时阻塞队列已经满了，那么会直接创建新的工作线程(非核心线程)来处理阻塞队列中的任务；

(4)：poolSize = maximumPoolSize，并且此时阻塞队列也满了的话，那么会触发拒绝机制，具体决绝策略采用的是什么就要看我们创建ThreadPoolExecutor的时候传入的RejectExecutionHandler参数了；

来一张流程图比较清晰直观：

3、线程池的关闭的方法

shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但不会接受新的任务

shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务

4、任务缓存队列及排队策略任务缓存队列，即workQueue，它用来存放等待执行的任务。

ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；

LinkedBlockingQueue基于链表的先进先出队列，没有指定此队列大小，默认为Integer.MAX_VALUE；

synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是直接新建一个线程来执行新来的任务。

5、线程池几个重要的方法：

execute()：通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行，没有返回值

submit()：它能够返回任务执行的结果，它实际上还是调用的execute()方法，利用了Future来获取任务执行结果

getQueue() ：获取线程池中任务队列等待的长度

getPoolSize() ：获取线程池的数量

getActiveCount()：获取池中活动线程的数量

getCompletedTaskCount()：获取完成的线程数量

先就写这么多吧，大概都是一些线程常识基本知识吧。其实还有很多东西没写出来，只是轻描淡写了几下之后抽时间读读源码分析在写深层次的。如有问题大家可留言一起探讨交流。

参考：https://blog.youkuaiyun.com/gol_phing/article/details/49032055

https://blog.youkuaiyun.com/hzw19920329/article/details/52372348