并发编程篇:线程池(ThreadPoolExecutor)有这一篇就够了~~

x33g5p2x  于2021-12-18 转载在 其他  
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一、线程池的作用

  1. 降低资源消耗:通过反复利用已创建的线程降低创建线程和销毁造成的消耗
  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,如何无限创建,不久消耗系统的资源,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

二、线程池的原理

1、如果运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务
2、如果运行的线程等于或者多余corePoolSize,则放入BlockingQueue中
3、如果无法放入BlockingQueue中(队列已经满了),则创建新的线程来处理任务
4、如果创建新线程将使当前运营的线程超过corePoolSize,任务将会被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        int c = ctl.get();
    	//如果线程数小于核心线程数,则创建线程并执行当前任务
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        //如果线程数大于核心线程数或者创建失败,则当前任务放到工作队列中
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        //如果线程池不处在运行中或无法放入队列中,并且当前线程数量小于最大允许线程数量
        //则执行拒绝策略
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

线程池的参数

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

1、corePoolSize 线程池核心线程大小
线程池中会维护一个最小的线程数量,即使这些线程处理空闲状态,他们也不会被销毁,除非设置了allowCoreThreadTimeOut。这里的最小线程数量即是corePoolSize。

2、maximumPoolSize 线程池最大线程数量
一个任务被提交到线程池以后,首先会找有没有空闲存活线程,如果有则直接将任务交给这个空闲线程来执行,如果没有则会缓存到工作队列(后面会介绍)中,如果工作队列满了,才会创建一个新线程,然后从工作队列的头部取出一个任务交由新线程来处理,而将刚提交的任务放入工作队列尾部。线程池不会无限制的去创建新线程,它会有一个最大线程数量的限制,这个数量即由maximunPoolSize指定。
3、keepAliveTime 空闲线程存活时间
一个线程如果处于空闲状态,并且当前的线程数量大于corePoolSize,那么在指定时间后,这个空闲线程会被销毁,这里的指定时间由keepAliveTime来设定
4、unit 空闲线程存活时间单位,keepAliveTime的计量单位
5、workQueue 工作队列
新任务被提交后,会先进入到此工作队列中,任务调度时再从队列中取出任务。jdk中提供了四种工作队列:

  • ArrayBlockingQueue:基于数组的有界阻塞队列,按FIFO排序。新任务进来后,会放到该队列的队尾,有界的数组可以防止资源耗尽问题。当线程池中线程数量达到corePoolSize后,再有新任务进来,则会将任务放入该队列的队尾,等待被调度。如果队列已经是满的,则创建一个新线程,如果线程数量已经达到maxPoolSize,则会执行拒绝策略。
  • LinkedBlockingQuene:基于链表的无界阻塞队列(其实最大容量为Interger.MAX),按照FIFO排序。由于该队列的近似无界性,当线程池中线程数量达到corePoolSize后,再有新任务进来,会一直存入该队列,而不会去创建新线程直到maxPoolSize,因此使用该工作队列时,参数maxPoolSize其实是不起作用的。
  • SynchronousQuene:一个不缓存任务的阻塞队列,生产者放入一个任务必须等到消费者取出这个任务。也就是说新任务进来时,不会缓存,而是直接被调度执行该任务,如果没有可用线程,则创建新线程,如果线程数量达到maxPoolSize,则执行拒绝策
  • PriorityBlockingQueue:具有优先级的无界阻塞队列,优先级通过参数Comparator实现。
    6、threadFactory 线程工厂
    创建一个新线程时使用的工厂,可以用来设定线程名、是否为daemon线程等等
    7、拒绝策略
  • CallerRunsPolicy:该策略下,在调用者线程中直接执行被拒绝任务的run方法,除非线程池已经shutdown,则直接抛弃任务
  • AbortPolicy:该策略下,直接丢弃任务,并抛出RejectedExecutionException异常。
  • DiscardPolicy:该策略下,直接丢弃任务,什么都不做。
  • DiscardOldestPolicy:该策略下,抛弃进入队列最早的那个任务,然后尝试把这次拒绝的任务放入队列

关闭线程池

线程池提供了两个关闭方法,shutdownNow和shuwdown方法。

  1. shutdownNow方法的解释是:线程池拒接收新提交的任务,同时立马关闭线程池,线程池里的任务不再执行。
  2. shutdown方法的解释是:线程池拒接收新提交的任务,同时等待线程池里的任务执行完毕后关闭线程池。

合理配置线程池

CPU密集型:

定义:CPU密集型的意思就是该任务需要大量运算,而没有阻塞,CPU一直全速运行。
   CPU密集型任务只有在真正的多核CPU上才可能得到加速(通过多线程)。
   CPU密集型任务配置尽可能少的线程数。
   CPU密集型线程数配置公式:(CPU核数+1)个线程的线程池

IO密集型:

定义:IO密集型,即该任务需要大量的IO,即大量的阻塞。
   在单线程上运行IO密集型任务会导致浪费大量的CPU运算能力浪费在等待。
   所以IO密集型任务中使用多线程可以大大的加速程序运行,即使在单核CPU上,这种加速主要利用了被浪费掉的阻塞时间。
  
   第一种配置方式:
   由于IO密集型任务线程并不是一直在执行任务,则应配置尽可能多的线程。
   配置公式:CPU核数 * 2。
   第二种配置方式:
   IO密集型时,大部分线程都阻塞,故需要多配置线程数。
   配置公式:CPU核数 / (1 – 阻塞系数)(0.8~0.9之间)
   比如:8核 / (1 – 0.9) = 80个线程数

建议使用有界队列

  1. getActiveCount() 线程池中正在执行任务的线程数量
  2. getCompletedTaskCount() 线程池已完成的任务数量,该值小于等于taskCount
  3. getCorePoolSize() 线程池的核心线程数量
  4. getLargestPoolSize() 线程池曾经创建过的最大线程数量。通过这个数据可以知道线程池是否满过,也就是达到了maximumPoolSize
  5. getMaximumPoolSize() 线程池的最大线程数量 getPoolSize() 线程池当前的线程数量
  6. getTaskCount() 线程池已经执行的和未执行的任务总数

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