Java并发：一篇搞定线程池

Posted 2022-03-09 dc-earl

原文地址:https://www.nowcoder.com/discuss/152050?type=0&order=0&pos=6&page=0

本文是在原文的基础+理解，想要系统学习，请看原文地址。

线程池介绍

  1.1 线程池的概念

    线程池(thread pool): 一种线程使用模式。线程的创建销毁是十分消耗资源的(线程创建消耗内存、线程上下文切换从消耗CPU资源)。使用线程池可以更加充分的协调应用CPU、内存、网络、I/O等系统资源。在程序启动首先创建线程，在程序启动后可以将任务直接扔到线程池中，由线程池来执行这个任务。

  1.2 线程池的解决的问题

    ①线程创建销毁会开辟祸首虚拟机栈、本地方法栈和程序技术器等线程私有内存。

    ②如不加控制，线程数量在达到一定值时，由于线程上下文切换需要互斥、通信，会造成CPU资源浪费，极端情况下，系统分配的时间片都用来完成上下文切换，而没有时间去执行真正的任务。

    ③频繁的创建销毁线程增加并发编程的风险。

    ④线程池可以解决线程过多时的等待或友好的决绝服务。

  1.3 线程池作用

    ①利用线程池管理复用线程，控制最大并发数。(避免由于先吃过多，造成完成上下文切换而真正任务不执行)

    ②实现任务线程队列缓存策略和拒绝机制。(优雅的处理线程过多情况)

    ③实现某些与实践相关的功能。(可以利用线程池完成定时任务)

    ④隔离线程环境。(可以将不同类型的线程池放到一台服务器，隔离不同服务，避免线程相互影响)

  1.4 线程池的有点

    ①降低资源消耗，避免频繁的内存申请和销毁

    ②提高响应速度，不需要完成线程的创建，直接执行任务(前提是线程池中有空闲的线程)

    ③提高线程的可管理性，使用线程池可以同理管理、分配、调优和监控。

线程池创建

    首先从ThreadPoolExecutor构造方法来讲自定义ThreadFactory和RejectedExecutionHandler，编写一个最简单的线程池。通过ThreadPoolExecutor的execute和addWorker两个核心方法。

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

  参数说明：

    ①corePoolSize：表示核心线程数：

        corePoolSize=0，则任务执行完之后没有其他任务进入会销毁鲜线程池中的线程

        corePoolSize>0，本地任务执行完毕后，线程池会保留corePoolSize个线程

    ②maximumPoolSize：表示线程池能够容纳同时执行的最大线程数

        maximumPoolSize>=1，如果线程池中的线程执行，则数量大于等于1.

        如果需要执行的线程数大于maximumPoolSize个线程，需要第五个参数handler来处理，缓存还是 丢弃。

    ③keepAliveTime：表示线程池中的线程空闲时间

        当空闲时间达到keepAliveTime时，同时线程池中线程数大于信合线程数，则这个线程会被销毁。

        利用这个参数，可以避免资源的浪费。

        当allowCoreThreadTimeOut = true，核心线程超时也会被回收。

        由源码可知，allowCoreThreadTimeOut是由volatile修饰，说明这个值变化对说有线程池中的线程可见，由于没有赋初值，默认值是false，表示核心线程超时不会被回收。

        可以由方法设定，如果设置为true时，要保证线程空闲时间<=0,即表示空闲立马回收。

    private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
                          
    public void allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 
        if (value && keepAliveTime <= 0)
            throw new IllegalArgumentException("Core threads must have nonzero keep alive times");

        allowCoreThreadTimeOut = value;
    

    ④unit：表示时间单位

        keepAliveTime的单位通常是TimeUnit.SECONDS. 

    ⑤workQueue：表示缓存队列

        当请求的线程数大于最大的线程并发数，线程会进入这个blockingQueue，阻塞保证出队入队的原子性

    ⑥threadFactory：线程工厂

        用来生产一组相同任务的线程。

        线程池的命名是通过给这个factory增加组名前缀来实现的。

        虚拟机栈在分析时知道线程任务是那个线程工厂生产的。

    ⑦handler：表示拒绝策略的对象

        当待执行的线程大于阻塞队列的最大值时，可以通过该策略处理请求，一种简单的限流保护，策略模式。

      优雅的拒绝策略包括：        

        保存数据库进行消费填谷；在空闲的事再提取出来执行

        转向某个提示页面

        打印日志

2.1.1 corePoolSize 核心线程数量

    线程池中应该报纸的线程数量，即使线程处于空闲期间，线程也会存在于线程池，除非设置allowCoreThreadTimeOut这个参数是false。当线程池中的线程数量少于核心线程数量，线程池会创建一个新的线程来执行这个任务，即使线程池存在空闲线程也会创建新线程。等线程池中的线程数量等于信心线程数量，这时不会再产生线程，任务会被放在队列中。

    如果嗲用线程池的prestartAllCoreThreads()，线程池会提前创建并启动所有核心线程。

    public int prestartAllCoreThreads() 
        int n = 0;
        while (addIfUnderCorePoolSize(null))
            ++n;
        return n;
    

2.1.2 maximumPoolsize 线程池最大线程数，同时执行的线程

    线程池允许创建的最大线程数

    若队列满，并且已经创建的线程数小于最大线程数(固定线程数)，则线程池会再创建新的线程放入到works中执行任务。无界队列参数没用。cachedThreadPool无效。