JAVA多线程学习七-线程池

Posted 2020-12-17 晓风残月

为什么用线程池

1.创建/销毁线程伴随着系统开销，过于频繁的创建/销毁线程，会很大程度上影响处理效率

例如：

记创建线程消耗时间T1，执行任务消耗时间T2，销毁线程消耗时间T3

如果T1+T3>T2，那么是不是说开启一个线程来执行这个任务太不划算了！

正好，线程池缓存线程，可用已有的闲置线程来执行新任务，避免了T1+T3带来的系统开销

2.线程并发数量过多，抢占系统资源从而导致阻塞

我们知道线程能共享系统资源，如果同时执行的线程过多，就有可能导致系统资源不足而产生阻塞的情况

运用线程池能有效的控制线程最大并发数，避免以上的问题

3.对线程进行一些简单的管理

比如：延时执行、定时循环执行的策略等

运用线程池都能进行很好的实现

线程池ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor提供了四个构造函数

 

//五个参数的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue)

//六个参数的构造函数-1
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory)

//六个参数的构造函数-2
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          RejectedExecutionHandler handler)

//七个参数的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)

 

 1） int corePoolSize => 该线程池中核心线程数最大值

核心线程：

线程池新建线程的时候，如果当前线程总数小于corePoolSize，则新建的是核心线程，如果超过corePoolSize，则新建的是非核心线程

核心线程默认情况下会一直存活在线程池中，即使这个核心线程啥也不干(闲置状态)。

如果指定ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut这个属性为true，那么核心线程如果不干活(闲置状态)的话，超过一定时间(时长下面参数决定)，就会被销毁掉

很好理解吧，正常情况下你不干活我也养你，因为我总有用到你的时候，但有时候特殊情况(比如我自己都养不起了)，那你不干活我就要把你干掉了

2） int maximumPoolSize

该线程池中线程总数最大值

线程总数 = 核心线程数 + 非核心线程数。核心线程在上面解释过了，这里说下非核心线程：

不是核心线程的线程(别激动，把刀放下...)，其实在上面解释过了

3）long keepAliveTime

该线程池中非核心线程闲置超时时长

一个非核心线程，如果不干活(闲置状态)的时长超过这个参数所设定的时长，就会被销毁掉

如果设置allowCoreThreadTimeOut = true，则会作用于核心线程

4）TimeUnit unit

keepAliveTime的单位，TimeUnit是一个枚举类型，其包括：

NANOSECONDS ： 1微毫秒 = 1微秒 / 1000
MICROSECONDS ： 1微秒 = 1毫秒 / 1000
MILLISECONDS ： 1毫秒 = 1秒 /1000
SECONDS ： 秒
MINUTES ： 分
HOURS ： 小时
DAYS ： 天

5）BlockingQueue<Runnable> workQueue

该线程池中的任务队列：维护着等待执行的Runnable对象

当所有的核心线程都在干活时，新添加的任务会被添加到这个队列中等待处理，如果队列满了，则新建非核心线程执行任务

常用的workQueue类型：

SynchronousQueue：这个队列接收到任务的时候，会直接提交给线程处理，而不保留它，如果所有线程都在工作怎么办？那就新建一个线程来处理这个任务！所以为了保证不出现<线程数达到了maximumPoolSize而不能新建线程>的错误，使用这个类型队列的时候，maximumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE，即无限大

LinkedBlockingQueue：这个队列接收到任务的时候，如果当前线程数小于核心线程数，则新建线程(核心线程)处理任务；如果当前线程数等于核心线程数，则进入队列等待。由于这个队列没有最大值限制，即所有超过核心线程数的任务都将被添加到队列中，这也就导致了maximumPoolSize的设定失效，因为总线程数永远不会超过corePoolSize

ArrayBlockingQueue：可以限定队列的长度，接收到任务的时候，如果没有达到corePoolSize的值，则新建线程(核心线程)执行任务，如果达到了，则入队等候，如果队列已满，则新建线程(非核心线程)执行任务，又如果总线程数到了maximumPoolSize，并且队列也满了，则发生错误

DelayQueue：队列内元素必须实现Delayed接口，这就意味着你传进去的任务必须先实现Delayed接口。这个队列接收到任务时，首先先入队，只有达到了指定的延时时间，才会执行任务

6） ThreadFactory threadFactory

创建线程的方式，这是一个接口，你new他的时候需要实现他的Thread newThread(Runnable r)方法；
小伙伴应该知道AsyncTask是对线程池的封装吧？那就直接放一个AsyncTask新建线程池的threadFactory参数源码吧：

new ThreadFactory() {
    private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
    
    public Thread new Thread(Runnable r) {
        return new Thread(r,"AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
    }
}

7）RejectedExecutionHandler handler

这玩意儿就是抛出异常专用的，比如上面提到的两个错误发生了，就会由这个handler抛出异常，你不指定他也有个默认的

新建一个线程池的时候，一般只用5个参数的构造函数。

向ThreadPoolExecutor添加任务

那说了这么多，你可能有疑惑，我知道new一个ThreadPoolExecutor，大概知道各个参数是干嘛的，可是我new完了，怎么向线程池提交一个要执行的任务啊？

通过ThreadPoolExecutor.execute(Runnable command)方法即可向线程池内添加一个任务

ThreadPoolExecutor的策略

上面介绍参数的时候其实已经说到了ThreadPoolExecutor执行的策略，这里给总结一下，当一个任务被添加进线程池时：

1. 线程数量未达到corePoolSize，则新建一个线程(核心线程)执行任务
2. 线程数量达到了corePools，则将任务移入队列等待
3. 队列已满，新建线程(非核心线程)执行任务
4. 队列已满，总线程数又达到了maximumPoolSize，就会由上面那位星期天(RejectedExecutionHandler)抛出异常

常见四种线程池

如果你不想自己写一个线程池，那么你可以从下面看看有没有符合你要求的(一般都够用了)，如果有，那么很好你直接用就行了，如果没有，那你就老老实实自己去写一个吧

Java通过Executors提供了四种线程池，这四种线程池都是直接或间接配置ThreadPoolExecutor的参数实现的，下面我都会贴出这四种线程池构造函数的源码，各位大佬们一看便知！

来，走起：

1.CachedThreadPool()

可缓存线程池：

1. 线程数无限制
2. 有空闲线程则复用空闲线程，若无空闲线程则新建线程
3. 一定程序减少频繁创建/销毁线程，减少系统开销

创建方法：

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

源码：

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

2.FixedThreadPool()

定长线程池：

1. 可控制线程最大并发数（同时执行的线程数）
2. 超出的线程会在队列中等待

创建方法：

//nThreads => 最大线程数即maximumPoolSize
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(int nThreads);

//threadFactory => 创建线程的方法，这就是我叫你别理他的那个星期六！你还看！
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory);

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

3.ScheduledThreadPool()

定长线程池：

1. 支持定时及周期性任务执行。

创建方法：

//nThreads => 最大线程数即maximumPoolSize
ExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize);

源码：

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

//ScheduledThreadPoolExecutor():
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

 

4.SingleThreadExecutor()

单线程化的线程池：

1. 有且仅有一个工作线程执行任务
2. 所有任务按照指定顺序执行，即遵循队列的入队出队规则

创建方法：

ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadPool();

源码：

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

还有一个Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()结合了3和4，就不介绍了，基本不用。

 

示例：newFixedThreadPool

package com.example.thread.pool;

public class WorkerThread implements Runnable {
    private String message;

    public WorkerThread(String s) {
        this.message = s;
    }

    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (Start) message = " + message);
        processmessage();// call processmessage method that sleeps the thread for 2 seconds
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (End)");// prints thread name
    }

    private void processmessage() {
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

package com.example.thread.pool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        Executors.newCachedThreadPool();
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);//creating a pool of 5 threads
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Runnable worker = new WorkerThread("" + i);
            executor.execute(worker);//calling execute method of ExecutorService
        }
        executor.shutdown();
        while (!executor.isTerminated()) {   }

        System.out.println("Finished all threads");
    }
}

输出：

pool-1-thread-1 (Start) message = 0
pool-1-thread-2 (Start) message = 1
pool-1-thread-3 (Start) message = 2
pool-1-thread-4 (Start) message = 3
pool-1-thread-5 (Start) message = 4
pool-1-thread-1 (End)
pool-1-thread-1 (Start) message = 5
pool-1-thread-3 (End)
pool-1-thread-5 (End)
pool-1-thread-4 (End)
pool-1-thread-2 (End)
pool-1-thread-4 (Start) message = 8
pool-1-thread-5 (Start) message = 7
pool-1-thread-3 (Start) message = 6
pool-1-thread-2 (Start) message = 9
pool-1-thread-1 (End)
pool-1-thread-3 (End)
pool-1-thread-2 (End)
pool-1-thread-4 (End)
pool-1-thread-5 (End)
Finished all threads

Process finished with exit code 0

 

参考：https://www.jianshu.com/p/210eab345423  https://www.yiibai.com/java_multithreading/java-thread-pool.html