并发编程：线程池

Posted 2020-11-02 三杯然诺

  相比于线程池，我们可能接触new Thread更多一点，既然有了new Thread我们为什么还要使用线程池呢？

  

  new Thread的弊端

    a、每次new Thread新建对象，性能差

    b、线程缺乏统一管理，可能无限制的新建线程，相互竞争，有可能占用过多系统资源导致死机或者OOM（OutOfMemory）

    c、缺少更多功能，如更多执行、定期执行、线程中断

 

  线程池的优势

     a、重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能好

     b、可有效控制最大并发线程数，提高系统资源利用率，同时可以避免过多资源竞争，避免阻塞

     c、提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能

 

  线程池类图

  由类图可以看出，ThreadPoolExecutor类是线程池中最核心的一个类。我们来做重点分析

 

  ThreadPoolExecutor构造参数

     a、corePoolSize：核心线程数量，默认情况下（可预创建线程）线程池后线程池中的线程数为0，当有任务后当有任务后就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列中

     b、maximumPoolSize:线程最大线程数

     c、workQueue：阻塞队列，存储等待执行的任务，有三种取值，ArrayBlockQueue（基于数组的先进先出队列，创建时必须指定大小）、LinkedBlockingQueue(基于链表的先进先出队列，如果没有指定此队列大小，默认为Integer.MAX_VALUE)、SynchronousQueue（不会保存提交的任务，直接新建一个线程来执行新的任务）

     d、keepAliveTime：线程没有任务执行时最多保持多久时间终止，默认情况只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTIme才会起作用，当线程池中的线程数大于corePoolSize，如果一个线程的空闲时间达到keepAliveTime,则会终止。如果调用allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池的线程数为0

     e、unit：keepAliveTime的时间单位，有7中取值，如：TimeUnit.DAYS; 天，可具体到纳秒

     f、threadFactory:线程工厂，用来创建线程

     g、rejectHandler:当拒绝处理任务时的策略，通常有四种取值，ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常；ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:丢弃任务，但不抛出异常；ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:丢弃队列最前面的任务，重新尝试执行任务（重复此过程）；ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

  参数之间的关系如下：

   a、如果当前poolsize小于corePoolSize，创建新线程执行任务

   b、如果当前poolsize大于corePoolsize，且等待队列未满，进入等待队列

   c、如果当前poolsize大于corePoolsize且小于maximumPoolSize，且等待队列已满，创建新线程执行任务

   d、如果当前poolsize大于corePoolSize且大于maximumPoolSize，且等待队列已满则用拒绝策略来处理该任务

   e、线程池中的线程执行完任务后不会立刻退出，而是去检查等待队列是否有新的线程去执行，如果在keepAliveTime里等不到新任务，线程就会退出

 

  ThreadPoolExecutor状态

  图中需要注意的是shutdown()和shutdownNow()方法的区别，执行前者后，还在执行的线程会执行完再关闭，执行后者后，线程池会立刻关闭，正在执行的线程不再执行

 

 ThreadPoolExecutor方法

  a、execute():提交任务，交给线程池执行

  b、submit():提交任务，能够返回执行结果 execute+Future

  c、shutdown():关闭线程池，等待任务都执行完

  d、shutdownNow（）：关闭线程池，不等待任务执行完

  e、getTaskCount（）：线程池已执行的和未执行的任务总数

  f、getCompletedTaskCount（）：已完成的任务数量

 g、getPoolSize（）：线程池当前线程数量

 h、getActiveCount（）：当前线程池正在执行任务的线程数量

 

  Executors类

    由上面的类图可以看出，Executors类为Executor，ExecutorService，ScheduledExecutorService提供了一些工具方法，并且Executors封装了ScheduledThreadPoolExecutor类和ThreadPoolExecutor类，所以我们倡导在实际使用中使用此类，Executors类提供了四个静态方法：

   a、newCachedThreadPool：创建可缓存线程池，灵活回收空闲线程，如果没有可回收线程，则创建新线程

  由上图可看出，newCachedThreadPool将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE,使用SynchronousQueue，就是说有新任务就创新线程运行，线程空闲超过60秒，则销毁线程。demo代码如下：

 public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    log.info("task:{}", index);
                }
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }

 

   b、newFixedThreadPool：创建定长线程池，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值相等，线程空闲后直接销毁，使用的是LinkedBlockingQueue。demo代码如下：

public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    log.info("task:{}", index);
                }
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }

 

   c、newScheduledThreadPool：创建大小无限制线程池（最大为Integer.MAX_VALUE），支持定时及周期性任务执行

  newScheduledThreadPool的特点是可以进行任务调度，最常用的方法是ScheduleAtFixedRate（基于固定时间间隔进行任务调度）和ScheduleWithFixedDelay（基于不固定时间间隔进行任务调度，主要取决于任务执行时间长短）， demo代码如下：

 public static void main(String[] args) {

        ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        executorService.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.warn("schedule run");
            }
        },3,TimeUnit.SECONDS);

        executorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.warn("schedule run");
            }
        },1,3,TimeUnit.SECONDS);
        
    }

　　

   d、newSingleThreadExecutor：创建一个单线程化的线程池，只会用唯一的线程来执行任务

  newSingleThreadExecutor将corePoolSize和maximumPoolSize都固定为1，线程空闲时直接销毁，使用的LinkedBlockingQueue.demo代码如下：

 public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    log.info("task:{}", index);
                }
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }

 

  线程池合理配置

    线程池的具体配合需要按照实际情况进行调整，以下为两条参考原则，可先按此原则设置再根据系统负载，资源利用情况进行调整。

    a、cpu密集型任务，需要尽量压榨cpu，参考值可以设置为ncpu+1；

    b、io密集型任务，参考值可以设置为2*ncpu