线程池浅析
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了线程池浅析相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
线程池优势
线程池主要是控制运行的线程数量,处理过程中将任务放入队列,然后再线程创建后启动这些任务,如果线程数量超过最大数量,超出数量的线程排队等候,等待其他线程执行完毕,再从队列中取出来执行。
优势: 线程复用,控制最大并发数,管理线程。
- 降低资源消耗。通过服用利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
- 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。
- 提高线程的客观理性。线程是稀缺资源,如果无限制创建,不仅回消耗系统资源,还会降低系统稳定性,使用线程池可以进行统一分配,调优和监控。
线程池实现
Java中线程池是通过Executor框架实现的,该框架中用到了Executor,Executors,ExecutorService,ThreadPoolExecutor这几个类。
实现方式
Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)
- 创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。
newFixedThreadPool
创建的线程池corePoolSize
和maximumPoolSize
值是相等的,它使用的是LinkedBlockingQueue
。
适用场景
执行长期的任务,性能好很多。
Executors.newSingleThreadExecutor()
- 创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序执行。
newSingleThreadExecutor
创建的线程池corePoolSize
和maximumPoolSize
值设置为1,它使用的是LinkedBlockingQueue
。
适用场景
任务顺序执行的场景。
Executors.newCachedThreadPool()
- 创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需求,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。
newCachedThreadPool
创建的线程池corePoolSize
设置为0,将maximumPoolSize
设置为Integer.MAX_VALUE
,它使用的是SynchronousQueue
,也就是说,有任务就创建线程运行,当线程空闲超过60秒,就销毁线程。
适用场景
执行很多短期异步的小程序或者负载较轻的服务器。
线程池不允许使用Executors去创建,而是通过ThreadPoolExecutor的方式,这样创建方式可有效规避资源耗尽的风险。
说明:Executors创建线程池对象的弊端如下:
- FixedThreadPool和SingleThreadPool:允许的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE,可能会堆积大量的请求,从而导致OOM。
- CachedThreadPool和ScheduledThreadPool:允许创建线程数量为Integer.MAX_VALUE,可能会创建大量的线程,从而导致OOM。
线程池7参介绍
corePoolSize
线程池中的常驻核心线程数。
创建线程池后,当有请求任务之后,会安排线程池中的线程去执行请求任务,近似理解为当值线程。
当线程池中的线程数目达到corePoolSize
后,就会把到达的任务放到队列当中。
maximumPoolSize
线程池能容纳同时执行的最大线程数,此值必须大于等于1。
keepAliveTime
多余的空闲线程存活时间。当前线程池数量超过corePoolSize
时,当空闲时间达到keepAliveTime
值时,多余空闲线程会被销毁,直到只剩下corePoolSize
个线程为止。
unit
keepAliveTime
的单位。
workQueue
任务队列,存放被提交但尚未被执行的任务。
threadFactory
生成线程池中工作线程的线程工厂,用于创建线程,一般用默认的即可。
defaultHandler
拒绝策略,表示当队列已经存满,并且工作线程大于等于线程池的最大线程数(maximumPoolSize
)时,如何来拒绝请求执行的runnable的策略。
案例对比
线程池<=>银行网点
corePoolSize
<=>今日当值窗口
maximumPoolSize
<=>银行网点业务办理窗口的最大数
workQueue
<=>网点候客区
threadFactory
<=>银行网点的管理人员,负责窗口调度窗口办理业务人员的管理员
keepAliveTime
<=>银行网点所有窗口都在办理业务,但是已无客流量,工作不饱和状态的时间
unit
<=>工作不饱和状态的时间单位
defaultHandler
<=>银行网点满负荷状态(业务办理窗口满负荷,候客区满负荷)下,采取的应急策略
线程池底层工作原理
执行流程
-
在创建线程池后,等待提交的任务请求。
-
当调用
execute()
方法添加一个请求任务时,线程池会做如下判断:2.1 如果正在运行的线程数量小于
corePoolSize
,那么马上创建线程运行这个任务。2.2 如果正在运行的线程数量大于或等于
corePoolSize
,那么将这个任务放入队列。2.3 如果这时候队列已经满载且正在运行的线程数量小于
maximumPoolSize
,那么还是要创建非核心线程立即运行这个任务。2.4 如果队列已经满载且正在运行的线程数量大于或等于
maximumPoolSize
,那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。 -
当一个线程完成任务时,它会从队列中取下一个任务来执行。
-
当一个线程无事可做超过一定的时间(
keepAliveTime
)时,线程池会判断:如果当前运行的线程数量大于
corePoolSize
,那么这个线程就会被停掉。所以线程池的所有任务完成后他最终会收缩到corePoolSize
的大小。
线程池的拒绝策略
等待队列已经满负荷,同时线程池中的maximumPoolSize
也达到顶峰,这个时候需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。Jdk内置的拒绝策略均实现了RejectedExecutionHandler
接口。
AbortPolicy
(默认)
直接抛出RejectedExecutionException
异常阻止系统正常运行。
CallerRunsPolicy
调用者运行一种调节机制,该策略既不会抛弃任务,也不会抛出异常,而是将某些任务回退到调用者,从而降低新的任务流量。
DiscardPolicy
直接丢弃任务,不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失,这是最好的解决方案。
DiscardOldestPolicy
抛弃队列中等待最久的任务,然后把当前任务假如队列中尝试再次提交当前任务。
自定义线程池
new ThreadPoolExecutor(2, 5,
1L, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(4),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
合理分配线程池
一般根据任务类型进行区分,CPU密集型、IO密集型。假设CPU为n核。
CPU密集型
任务需要大量的运算,而且没有阻塞,CPU一直全速运行。此时需要减少线程数量, 降低线程之间切换造成的开销。
参考公式: CPU核数 + 1
例8核CPU:8 + 1 = 9
IO密集型
任务需要大量的IO,即大量的阻塞。在单线程上运行IO密集型的任务会导致浪费大量的CPU运算能力在等待中。所以在IO密集型任务中使用多线程可以大大的加速程序运行,即使在单核CPU上,这种加速主要就时利用被浪费掉的阻塞时间。
参考公式1:CPU核数/1-阻塞系数(阻塞系数在0.8~0.9之间)
例8核CPU:8/(1-0.9) = 80
参考公式2: CPU核数 * 2
例8核CPU:8 * 2 = 16
以上是关于线程池浅析的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
Java 线程池 ThreadPoolExecutor 八种拒绝策略浅析
newCacheThreadPool()newFixedThreadPool()newScheduledThreadPool()newSingleThreadExecutor()自定义线程池(代码片段