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Java线程池 详解(图解)
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来源:www.jianshu.com/p/098819be088c
前言
Java中的线程池十分重要,无论是在实际应用中还是应对面试
一、线程池原理
1.1 使用线程池的好处
第一:降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
第二: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。
第三:提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制地创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。
1.2 线程池的实现原理
当向线程池提交任务后,线程池会按下图所示流程去处理这个任务
1)线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务,则进入下个流程。
2)线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了,则进入下个流程。
3)线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务。
对应到代码层面就是ThreadPoolExecutor
执行execute()
方法。如下图所示:
1)如果当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。
2)如果运行的线程等于或多于corePoolSize,则将任务加入BlockingQueue。
3)如果无法将任务加入BlockingQueue(队列已满),则创建新的线程来处理任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。
4)如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。根据不同的拒绝策略去处理。
ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路,是为了在执行execute()方法时,尽可能地避免获取全局锁(那将会是一个严重的可伸缩瓶颈)。
在ThreadPoolExecutor完成预热之后(当前运行的线程数大于等于corePoolSize),几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2,而步骤2不需要获取全局锁。
二、线程池的使用
2.1 创建线程池
我们可以通过ThreadPoolExecutor构造方法来创建一个线程池。
public?ThreadPoolExecutor(
? ?int?corePoolSize,
? ?int?maximumPoolSize, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ?? ?long?keepAliveTime,
? ?TimeUnit unit,
? ?BlockingQueue<Runnable> workQueue,
? ?ThreadFactory threadFactory,
? ?RejectedExecutionHandler handler){
}
介绍一下这几个参数:
1)corePoolSize(线程池的基本大小):当提交一个任务到线程池时,如果当前poolSize<corePoolSize时,线程池会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程,等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法,线程池会提前创建并启动所有基本线程。
2)maximumPoolSize(线程池最大数量):线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了,并且已创建的线程数小于最大线程数,则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是,如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
3)keepAliveTime(线程活动保持时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。所以,如果任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大时间,提高线程的利用率。
4)TimeUnit(线程活动保持时间的单位):可选的单位有天(DAYS)、小时(HOURS)、分钟(MINUTES)、毫秒(MILLISECONDS)、微秒(MICROSECONDS,千分之一毫秒)和纳秒(NANOSECONDS,千分之一微秒)。
5)runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。
-
ArrayBlockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。
-
LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。
-
SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于Linked-BlockingQueue,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。
-
PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列。
6)ThreadFactory:用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线
程设置有意义的名字,代码如下。
new?ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();
7)RejectedExecutionHandler(饱和策略):当队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy,表示无法处理新任务时抛出异常。在JDK 1.5中Java线程池框架提供了以下4种策略。
-
AbortPolicy:直接抛出异常。
-
CallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务。
-
DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务。
-
DiscardPolicy:不处理,丢弃掉。
当然,也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化存储不能处理的任务。
2.2 向线程池提交任务
可以使用两个方法向线程池提交任务,分别为execute()和submit()方法。这两个方法的区别就是,execute()用于提交不需要返回值的任务,submit()方法用于提交需要返回值的任务。
execute方法:
execute()方法用于提交不需要返回值的任务,所以无法判断任务是否被线程池执行成功。通过以下代码可知execute()方法输入的任务是一个Runnable类的实例。
threadsPool.execute(new Runnable() {
? ?@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
});
submit方法:
线程池会返回一个future类型的对象,通过这个future对象可以判断任务是否执行成功,并且可以通过future的get()方法来获取返回值,get()方
法会阻塞当前线程直到任务完成,而使用get(long timeout,TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回,这时候有可能任务没有执行完。
Future<Object> future = executor.submit(haveReturnValuetask);
try?{
Object?s = future.get();
}?catch?(InterruptedException e) {
// 处理中断异常
}?catch?(ExecutionException e) {
// 处理无法执行任务异常
}?finally?{
// 关闭线程池
executor.shutdown();
}
2.3 关闭线程池
可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程,然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程,所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。
但是它们存在一定的区别,shutdownNow首先将线程池的状态设置成STOP,然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行任务的列表,而shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。
只要调用了这两个关闭方法中的任意一个,isShutdown方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功,这时调用isTerminaed方法会返回true。
至于应该调用哪一种方法来关闭线程池,应该由提交到线程池的任务特性决定,通常调shutdown方法来关闭线程池,如果任务不一定要执行完,则可以调用shutdownNow方法。
2.4 实例Demo
(1)首先构造一个线程池,用ArrayBlockingQueue作为其等待队列,队列初始化容量为1。该线程池核心容量为 10,最大容量为20,线程存活时间为1分钟。
static?BlockingQueue blockingQueue=new?ArrayBlockingQueue<>(1);
static?ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor=new?ThreadPoolExecutor(10,?20,?1, TimeUnit.MINUTES, blockingQueue);
(2)另外构造了一个实现Runable接口的类TaskBusyWithoutResult类,其模拟一个繁忙的任务:
static?class?TaskBusyWithoutResult?implements?Runnable
{
? ?public?TaskBusyWithoutResult()
? ?{
? ?}
? ?@Override
? ?public?void?run()?
? ?{
? ? ? ?System.out.println("线程"+Thread.currentThread()+"开始运行");
? ? ? ?int?i=10000*10000;
? ? ? ?while(i>0)
? ? ? ?{
? ? ? ? ? ?i--;
? ? ? ?}
? ? ? ?System.out.println("线程"+Thread.currentThread()+"运行结束");
? ?}
}
(3)向线程池提交20个任务,执行任务
public?static?void?main(String[] args)?{
? ??for?(int?i =?0; i <?20; i++) {
? ? ? ? Runnable runnable =?new?TaskBusyWithoutResult();
? ? ? ? threadPoolExecutor.submit(runnable);
? ? }
}
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的Java线程池 详解(图解)全部内容,希望文章能够帮你解决Java线程池 详解(图解)所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错,欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
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