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java培训班 | Java线程池原理分析与使用场景

发布百知教育 来源:学习课程 2019-11-27

为什么要用线程池?


降低资源消耗。线程是操作系统十分宝贵的资源,当多个人同时开发一个项目时,在互不知情的情况下,都自己在代码中创建了线程,这样就会导致线程数过多,而且线程的创建和销毁,在操作系统层面,需要由用户态切换到内核态,这是一个费时费力的过程。而使用线程池可以避免频繁的创建线程和销毁线程,线程池中线程可以重复使用。


提高响应速度。当请求到达时,由于线程池中的线程已经创建好了,使用线程池,可以省去线程创建的这段时间。


提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,当创建过多的线程时,会造成系统性能的下降,而使用线程池,可以对线程进行统一分配、调优和监控。线程池的使用十分简单,但是会用不代表用得好。在面试中,基本不会问线程池应该怎么用,而是问线程池在使用不当时会造成哪些问题,实际上就是考察线程池的实现原理。因此搞明白线程池的实现原理是很有必要的一件事,不仅仅对面试会有帮助,也会让我们在平时工作中避过好多坑。


实现原理


在线程池中存在几个概念:核心线程数、最大线程数、任务队列。核心线程数指的是线程池的基本大小;最大线程数指的是同一时刻线程池中线程的数量最大不能超过该值;任务队列是当任务较多时,线程池中线程的数量已经达到了核心线程数,这时候就是用任务队列来存储我们提交的任务。与其他池化技术不同的是,线程池是基于生产者-消费者模式来实现的,任务的提交方是生产者,线程池是消费者。当我们需要执行某个任务时,只需要把任务扔到线程池中即可。线程池中执行任务的流程如下图如下。


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ThreadPoolExecutor


在JUC包下,已经提供了线程池的具体的实现ThreadPoolExecutor提供了很多的构造方法,其中最复杂的构造方法有7个参数。



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corePoolSize:该参数表示的是线程池的核心线程数。当任务提交到线程池时,如果线程池的线程数量还没有达到corePoolSize,那么就会新创建的一个线程来执行任务,如果达到了,就将任务添加到任务队列中。

maximumPoolSize该参数表示的是线程池中允许存在的最大线程数量。当任务队列满了以后,再有新的任务进入到线程池时,会判断再新建一个线程是否会超过maximumPoolSize,如果会超过,则不创建线程,而是执行拒绝策略。如果不会超过maximumPoolSize,则会创建新的线程来执行任务。

keepAliveTime当线程池中的线程数量大于corePoolSize时,那么大于corePoolSize这部分的线程,如果没有任务去处理,那么就表示它们是空闲的,这个时候是不允许它们一直存在的,而是允许它们最多空闲一段时间,这段时间就是keepAliveTime,时间的单位就是TimeUnit。

unit空闲线程允许存活时间的单位,TimeUnit是一个枚举值,它可以是纳秒、微妙、毫秒、秒、分、小时、天。

workQueue任务队列,用来存放任务。该队列的类型是阻塞队列,常用的阻塞队列有

ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue、

PriorityBlockingQueue等。 ArrayBlockingQueue是一个基于数组实现的阻塞队列,元素按照先进先出(FIFO)的顺序入队、出队。因为底层实现是数组,数组在初始化时必须指定大小,因此ArrayBlockingQueue是有界队列。 LinkedBlockingQueue是一个基于链表实现的阻塞队列,元素按照先进先出(FIFO)的顺序入队、出队。因为顶层是链表,链表是基于节点之间的指针指向来维持前后关系的,如果不指链表的大小,它默认的大小是Integer.MAX_VALUE,这个数值太大了,因此通常称LinkedBlockingQueue是一个无界队列。当然如果在初始化的时候,就指定链表大小,那么它就是有界队列了。 SynchronousQueue是一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须得等到另一个线程调用了移除操作后,该线程才会返回,否则将一直阻塞。吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue。 

PriorityBlockingQueue是一个将元素按照优先级排序的阻塞的阻塞队列,元素的优先级越高,将会越先出队列。这是一个无界队列。

threadFactory线程池工厂,用来创建线程。通常在实际项目中,为了便于后期排查问题,在创建线程时需要为线程赋予一定的名称,通过线程池工厂,可以方便的为每一个创建的线程设置具有业务含义的名称。

handler拒绝策略。当任务队列已满,线程数量达到maximumPoolSize后,线程池就不会再接收新的任务了,这个时候就需要使用拒绝策略来决定最终是怎么处理这个任务。默认情况下使用AbortPolicy,表示无法处理新任务,直接抛出异常在ThreadPoolExecutor类中定义了四个内部类,分别表示四种拒绝策略。我们也可以通过实现RejectExecutionHandler接口来实现自定义的拒绝策略。


JDK自带线程池介绍: 
newFixedThreadPool创建一个指定工作线程数量的线程池。每当提交一个任务就创建一个工作线程,如果工作线程数量达到线程池初始的最大数,则将提交的任务存入到池队列中。 
newCachedThreadPool创建一个可缓存的线程池。这种类型的线程池特点是: 


工作线程的创建数量几乎没有限制(其实也有限制的,数目为Interger. MAX_VALUE), 这样可灵活的往线程池中添加线程。 


如果长时间没有往线程池中提交任务,即如果工作线程空闲了指定的时间(默认为1分钟),则该工作线程将自动终止。终止后,如果你又提交了新的任务,则线程池重新创建一个工作线程。 


newSingleThreadExecutor创建一个单线程化的Executor,即只创建唯一的工作者线程来执行任务,如果这个线程异常结束,会有另一个取代它,保证顺序执行。单工作线程最大的特点是可保证顺序地执行各个任务,并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的 。 


newScheduleThreadPool创建一个定长的线程池,而且支持定时的以及周期性的任务执行。


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