Java中的线程池

Posted 2021-01-10 SqMax

合理使用线程池能够带来3个好处：
1、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销毁造成的消耗。
2、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。
3、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，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。

线程池的处理流程

当提交一个新任务到线程池时，线程池的处理流程如下：
1、线程池判断核心线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下个流程。
2、线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。
3、线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则进入下个流程。

ThreadPoolExecutor执行execute方法分为下面4中情况：
1、如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（执行这一步骤需要获取全局锁）。
2、如果运行的线程等于或多于corePoolSize，则将任务加入BlockingQuue。
3、如果无法将任务加入BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来处理任务（这一步也需要获取全局锁）。
4、如果创建新线程将使当前运行的线程超过maximumPoolSize，任务将被拒绝，并调用RejectExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

下面是ThreadPoolExecutor的execute方法源码。

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        /*
         * Proceed in 3 steps:
         *
         * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
         * start a new thread with the given command as its first
         * task.  The call to addWorker atomically checks runState and
         * workerCount, and so prevents false alarms that would add
         * threads when it shouldn't, by returning false.
         *
         * 2. If a task can be successfully queued, then we still need
         * to double-check whether we should have added a thread
         * (because existing ones died since last checking) or that
         * the pool shut down since entry into this method. So we
         * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
         * stopped, or start a new thread if there are none.
         *
         * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
         * thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated
         * and so reject the task.
         */
        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);
    }

工作线程：线程池创建线程时，会将线程封装成工作线程Worker，Worker在执行完任务后，还会循环获取工作队列的任务来执行。

线程池的创建

我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。

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

上面的参数意义如下：

• corePoolSize（线程池的基本大小）：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，即使其它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prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。
• workQueue（任务队列）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。
• maximumPoolSize（线程池最大数量）：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。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。
• 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。使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字.
• RejectedExecutionHandler（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AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。
• 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。所以，如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大时间，提高线程的利用率。
• TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有DAYS，HOURS，MINUTES，MILLISECONDS等。

向线程池提交任务

• execute()：用于提交不需要返回值的任务。
• submit()：用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个futur()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直到任务完成。

关闭线程池

• shutdown()：
• shutdownNow()：

参考：《Java并发编程的艺术》-方腾飞