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什么是线程池
很简单,简单看名字就知道是装有线程的池子,我们可以把要执行的多线程交给线程池来处理,和连接池的概念一样,通过维护一定数量的线程池来达到多个线程的复用。
线程池的优点
.我们知道不用线程池的话,每个线程都要通过new Thread(xxRunnable).start()的方式来创建并运行一个线程,线程少的话这不会是问题,而真实环境可能会开启多个线程让系统和程序达到最佳效率,当线程数达到一定数量就会耗尽系统的CPU和内存资源,也会造成GC频繁收集和停顿,因为每次创建和销毁一个线程都是要消耗系统资源的,如果为每个任务都创建线程这无疑是一个很大的性能瓶颈。所以,线程池中的线程复用极大节省了系统资源,当线程一段时间不再有任务处理时它也会自动销毁,而不会长驻内存。
总体来说,线程池的优势如下:
(1)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。
(2)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。
(3)提高线程的可管理性:线程是稀缺资源,如果无限制的创建,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的分配,调优和监控。
线程池的使用
在java.util.concurrent包中我们能找到线程池的定义,其中ThreadPoolExecutor是我们线程池核心类,首先看看线程池类的主要参数有哪些。
ublic ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);}public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, defaultHandler);}public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, RejectedExecutionHandler handler) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), handler);}public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) { if (corePoolSize < 0 || maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize || keepAliveTime < 0) throw new IllegalArgumentException(); if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null) throw new NullPointerException(); this.corePoolSize = corePoolSize; this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; this.workQueue = workQueue; this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime); this.threadFactory = threadFactory; this.handler = handler;}
corePoolSize(必需):核心线程数。默认情况下,核心线程会一直存活,但是当将allowCoreThreadTimeout设置为true时,核心线程也会超时回收。
maximumPoolSize(必需):线程池所能容纳的最大线程数。当活跃线程数达到该数值后,后续的新任务将会阻塞。
keepAliveTime(必需):线程闲置超时时长。如果超过该时长,非核心线程就会被回收。如果将allowCoreThreadTimeout设置为true时,核心线程也会超时回收。
unit(必需):指定keepAliveTime参数的时间单位。常用的有:TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)、TimeUnit.SECONDS(秒)、TimeUnit.MINUTES(分)。
workQueue(必需):任务队列。通过线程池的execute()方法提交的Runnable对象将存储在该参数中。其采用阻塞队列实现。
threadFactory(可选):线程工厂。用于指定为线程池创建新线程的方式。
handler(可选):拒绝策略。当达到最大线程数时需要执行的饱和策略。
线程工作流程
1、如果线程池中的线程小于corePoolSize时就会创建新线程直接执行任务。
2、如果线程池中的线程大于corePoolSize时就会暂时把任务存储到工作队列workQueue中等待执行。
3、如果工作队列workQueue也满时:当线程数小于最大线程池数maximumPoolSize时就会创建新线程来处理,而线程数大于等于最大线程池数maximumPoolSize时就会执行拒绝策略。
// 创建线程池 Executor threadPool = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
MAXIMUM_POOL_SIZE,
KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS,
sPoolWorkQueue,
sThreadFactory);
// 向线程池提交任务 threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
… // 线程执行的任务
}
});
// 关闭线程池
threadPool.shutdown(); // 设置线程池的状态为SHUTDOWN,然后中断所有没有正在执行任务的线程
threadPool.shutdownNow(); //设置线程池的状态为 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
线程池工作原理
其工作原理流程图如下:
线程池的分类
Executors是jdk里面提供的创建线程池的工厂类,它默认提供了4种常用的线程池应用,而不必我们去重复构造。
- 定长线程池(FixedThreadPool)
- 定时线程池(ScheduledThreadPool )
- 可缓存线程池(CachedThreadPool)
- 单线程化线程池(SingleThreadExecutor)
FixedThreadPool
特点:只有核心线程,线程数量固定,执行完立即回收,任务队列为链表结构的有界队列。
应用场景:控制线程最大并发数。
CachedThreadPool
特点:无核心线程,非核心线程数量无限,执行完闲置60s后回收,任务队列为不存储元素的阻塞队列。
应用场景:执行大量、耗时少的任务。
SingleThreadExecutor
特点:只有1个核心线程,无非核心线程,执行完立即回收,任务队列为链表结构的有界队列。
应用场景:不适合并发但可能引起IO阻塞性及影响UI线程响应的操作,如数据库操作、文件操作等。
ScheduledThreadPool
特点:核心线程数量固定,非核心线程数量无限,执行完闲置10ms后回收,任务队列为延时阻塞队列。
应用场景:执行定时或周期性的任务。
四种对比
拒绝策略
- AbortPolicy:简单粗暴,直接抛出拒绝异常,这也是默认的拒绝策略。
- CallerRunsPolicy: 如果线程池未关闭,则会在调用者线程中直接执行新任务,这会导致主线程提交线程性能变慢。
- DiscardPolicy: 从方法看没做任务操作,即表示不处理新任务,即丢弃。
- DiscardOldestPolicy:抛弃最老的任务,就是从队列取出最老的任务然后放入新的任务进行执行。
如何提交和关闭线程
提交
如可以先随便定义一个固定大小的线程池
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
提交一个线程
es.submit(xxRunnble);
es.execute(xxRunnble);
submit和execute分别有什么区别呢?
execute没有返回值,如果不需要知道线程的结果就使用execute方法,性能会好很多。
submit返回一个Future对象,如果想知道线程结果就使用submit提交,而且它能在主线程中通过Future的get方法捕获线程中的异常。
关闭
es.shutdown();
不再接受新的任务,之前提交的任务等执行结束再关闭线程池。
es.shutdownNow();
不再接受新的任务,试图停止池中的任务再关闭线程池,返回所有未处理的线程list列表。
总结
其实Executors的4个功能线程有如下弊端:
- FixedThreadPool和SingleThreadExecutor:主要问题是堆积的请求处理队列均采用LinkedBlockingQueue,可能会耗费非常大的内存,甚至OOM。
- CachedThreadPool和ScheduledThreadPool:主要问题是线程数最大数是Integer.MAX_VALUE,可能会创建数量非常多的线程,甚至OOM。
建议大家直接用ThreadPoolExecutor的方式,这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则,规避资源耗尽的风险。
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