Java线程池的使用及工作原理

Posted 2021-05-27 ipython258

前言

在日常开发过程中总是以单线程的思维去编码，没有考虑到在多线程状态下的运行状况。由此引发的结果就是请求过多，应用无法响应。为了解决请求过多的问题，又衍生出了线程池的概念。通过“池”的思想，从而合理的处理请求。本文记录了Java中线程池的使用及工作原理，如有错误，欢迎指正。

什么是线程池？

线程池是一种用于实现计算机程序并发执行的软件设计模式。线程池维护多个线程，等待由调度程序分配任务以并发执行，该模型提高了性能，并避免了由于为短期任务频繁创建和销毁线程而导致的执行延迟。

线程池要解决什么问题？

说到线程池就一定要从线程的生命周期讲起。

](/img/bVcSinY)

从图中可以了解无论任务执行多久，每个线程都要经历从生到死的状态。而使用线程池就是为了避免线程的重复创建，从而节省了线程的New至Runnable， Running至Terminated的时间；同时也会复用线程，最小化的节省系统资源，于此同时提高了响应速度。

线程池的使用

线程池的创建

使用ThreadPoolExecutor并配置7个参数完成线程池的创建

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

• corePoolSize：线程池中核心线程的最大值
• maximumPoolSize：线程池中最大线程数
• keepAliveTime：非核心线程空闲的存活时间大小
• unit：keepAliveTime的单位，常用的有秒、分钟、小时等
• workQueue：阻塞队列类型
• threadFactory：线程工厂，用于配置线程的名称，是否为守护线程等
• handler：线程池的拒绝策略

常用阻塞队列

ArrayBlockingQueue

底层基于数组的实现的有界阻塞队列

LinkedBlockingQueue

底层基于单链表的阻塞队列，可配置容量，不配置容量默认为Integer.MAX_VALUE

线程工厂

在《阿里巴巴Java开发手册》中强制要求指定线程的名称
](/img/bVcSinX)

由于工作是使用hutool比较多，里面也包含对ThreadFactory的封装，可以很方便的指定名称

ThreadFactory threadFactory = ThreadFactoryBuilder.create().setNamePrefix("myThread-").build();

拒绝策略

当线程池内工作线程数大于maximumPoolSize时，线程就不再接受任务，执行对应的拒绝策略；目前支持的拒绝策略有四种：

1. AbortPolicy（默认）：丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常
2. CallerRunsPolicy：由调用者处理
3. DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最前面的任务，并重新入队列
4. DiscardPolicy：丢弃任务但不抛出异常

线程池的执行逻辑

// 创建线程工厂
ThreadFactory threadFactory = ThreadFactoryBuilder.create().setNamePrefix("myThread-").build();
// 创建线程池
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 10, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(100), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

execute()方法

// 组合值；保存了线程池的工作状态和工作线程数
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));

    public void execute(Runnable command) {
        // 任务为空 抛出NPE
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        // 获取线程池状态
        int c = ctl.get();
        // 如果工作线程数小于核心线程数就创建新线程
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        // 如果线程池处于Running状态，就把任务放在队列尾部
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            // 重新检查线程池状态
            int recheck = ctl.get();
            // 如果线程池不是Running状态，就移除刚才添加的任务，并执行拒绝策略
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            // 是Running状态，就添加线程
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        // 添加任务失败，执行拒绝策略
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }
// addWorker()完成线程的创建

执行流程

参考文章：

1. 面试必备：Java线程池解析 (juejin.cn)
2. 别再说你不懂线程池——做个优雅的攻城狮 (juejin.cn)
3. Java线程池实现原理及其在美团业务中的实践 - 美团技术团队 (meituan.com)

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