Java中的线程池

Posted 2020-10-01 fankongkong

1、使用线程池的好处                                             

a、降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和摧毁造成的消耗；

b、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；

c、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，使用线程池可以及进行统一分配、调优和监控。

2、线程池的实现原理                                              

当线程池想提交一个任务之后，线程池的主要处理流程如图：

jdk1.8中ThreadPoolExecutor执行execute()方法的源代码如下：

 1 public void execute(Runnable command) {
 2         if (command == null)
 3             throw new NullPointerException();
 4         int c = ctl.get();//原子类型AtomicInteger ctl，获取值
 5         if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {//判断当前工作线程是否小于核心线程数目
 6             if (addWorker(command, true))//是则创建新的工作线程，并将当前任务传递进去处理后返回结果，corePoolSize 
 7                 return;
 8             c = ctl.get();//如果失败，继续执行下面的代码进行判断
 9         }
10         if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
11             int recheck = ctl.get();
12             if (! isRunning(recheck) && remove(command))
13                 reject(command);
14             else if (workerCountOf(recheck) == 0)
15                 addWorker(null, false);//加入工作线程
16         }
17         else if (!addWorker(command, false))//创建新的线程，maximumPoolSize
18             reject(command);
19     }

注意addWork的第二个参数core的作用：core ? corePoolSize : maximumPoolSize

 

 1 private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
 2         retry:
 3         for (;;) {
 4             int c = ctl.get();
 5             int rs = runStateOf(c);
 6 
 7             // Check if queue empty only if necessary.
 8             if (rs >= SHUTDOWN &&
 9                 ! (rs == SHUTDOWN &&
10                    firstTask == null &&
11                    ! workQueue.isEmpty()))
12                 return false;
13 
14             for (;;) {
15                 int wc = workerCountOf(c);
16                 if (wc >= CAPACITY ||
17                     wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
18                     return false;
19                 if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
20                     break retry;
21                 c = ctl.get();  // Re-read ctl
22                 if (runStateOf(c) != rs)
23                     continue retry;
24                 // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
25             }
26         }

线程池中的线程执行任务分为两种情况：

a、在execute()方法中创建一个线程时，会让这个线程执行当前任务；

b、在这个线程执行完上述任务后，会反复从BlockingQueue获取任务来执行。

 3、线程池的使用                                                          

我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。

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

corePoolSize：线程池的基本大小，核心池大小，当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。

maximumPoolSize：线程池的最大数量，线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是，如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

KeepAliveTime：线程活动保持时间，线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。

unit：线程活动保持时间的单位，可选的单位有天，小时，分钟，毫秒，微秒，纳秒。

workQueue：任务队列，用来保存等待执行的任务的阻塞队列。在任务被执行之前存储这些任务，任务队列仅存储执行了execute方法的任务。可以选择以下几个阻塞队列：ArrayBlockingQueue，LinkedBlockingQueue，SynchronousQueue和PriorityBlockingQueue。

threadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。

handler：饱和策略，当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicty，表示无法处理新任务时抛出异常。

4、向线程池提交任务                                                      
可以使用两个方法向线程池提交任务，分别是execute()和submit()方法。

execute()方法用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功。

submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个future类型的对象，通过这个future对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过future的get()方法来获取返回值，get()方法会阻塞当前线程知道任务完成，而使用get(long timeout, TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回，这时候可能任务还没有执行完。

 5、关闭线程池                                                      

可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。

原理：遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。

区别：shutdownNow先将线程池的状态设置成STOP，然后尝试停止所有正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表；

shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。

通常调用shutdown来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow方法。

建议使用有界队列：能增加系统的稳定性和预警能力。