Java 线程池原理总结
Java 线程池原理总结
(一)什么是线程池
线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量,处理过程中将任务放入队列,然后在线程创建后启动这些任务,如果线程数量超过了最大数量超出数量的线程排队等候,等其它线程执行完毕,再从队列中取出任务来执行。
他的主要特点为:
- 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。
- 提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
- 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
(二)线程池的基本原理
线程池的组成一般的线程池主要分为以下 4 个组成部分:
线程池管理器:用于创建并管理线程池
工作线程:线程池中的线程
任务接口:每个任务必须实现的接口,用于工作线程调度其运行
任务队列:用于存放待处理的任务,提供一种缓冲机制
ThreadPoolExecutor 的构造方法如下:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) { }
构造函数参数说明:
参数 | 描述 |
---|---|
corePoolSize | 指定了线程池中的线程数量。 |
maximumPoolSize | 指定了线程池中的最大线程数量。 |
keepAliveTime | 当前线程池数量超过 corePoolSize 时,多余的空闲线程的存活时间,即多次时间内会被销毁。 |
unit | keepAliveTime 的单位。 |
workQueue | 任务队列,被提交但尚未被执行的任务。 |
threadFactory | 线程工厂,用于创建线程,一般用默认的即可。 |
handler | 拒绝策略,当任务太多来不及处理,如何拒绝任务。 |
线程池都有哪几种工作队列
1、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。
2、LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO (先进先出) 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
3、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LinkedBlockingQueue,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。
4、PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列。
拒绝策略 :
线程池中的线程已经用完了,无法继续为新任务服务,同时,等待队列也已经排满了,再也塞不下新任务了。这时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。
JDK 内置的拒绝策略如下:
策略 | 描述 |
---|---|
AbortPolicy | 直接抛出异常,阻止系统正常运行。 |
CallerRunsPolicy | 只要线程池未关闭,该策略直接在调用者线程中,运行当前被丢弃的任务。显然这样做不会真的丢弃任务,但是,任务提交线程的性能极有可能会急剧下降。 |
DiscardOldestPolicy | 丢弃最老的一个请求,也就是即将被执行的一个任务,并尝试再次提交当前任务。 |
DiscardPolicy | 该策略默默地丢弃无法处理的任务,不予任何处理。如果允许任务丢失,这是最好的一种方案。 |
以上内置拒绝策略均实现了 RejectedExecutionHandler 接口,若以上策略仍无法满足实际需要,完全可以自己扩展 RejectedExecutionHandler 接口。
Java线程池工作过程
线程池刚创建时,里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过,就算队列里面有任务,线程池也不会马上执行它们。
当调用 execute() 方法添加一个任务时,线程池会做如下判断:
a) 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize,那么马上创建线程运行这个任务;
b) 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize,那么将这个任务放入队列;
c) 如果这时候队列满了,而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize,那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务;
d) 如果队列满了,而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize,那么线程池会抛出异常 RejectExecutionException。
当一个线程完成任务时,它会从队列中取下一个任务来执行。
当一个线程无事可做,超过一定的时间(keepAliveTime)时,线程池会判断,如果当前运行的线程数大于 corePoolSize,那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后,它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。
(三) Executor框架
Executor框架同java.util.concurrent.Executor 接口在Java 5中被引入。Executor框架是一个根据一组执行策略调用,调度,执行和控制的异步任务的框架。
无限制的创建线程会引起应用程序内存溢出。所以创建一个线程池是个更好的的解决方案,因为可以限制线程的数量并且可以回收再利用这些线程。利用Executor框架可以非常方便的创建一个线程池。
Executors类是什么?
Executors可以用于方便的创建线程池。
Java 中的线程池是通过 Executor 框架实现的,该框架中用到了 Executor,Executors,ExecutorService,ThreadPoolExecutor ,Callable 和 Future、FutureTask 这几个类。
常见线程池的快捷创建方式
要配置一个线程池是比较复杂的,尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下,很有可能配置的线程池不是较优的,因此在Executors类里面提供了一些静态工厂,生成一些常用的线程池。
newSingleThreadExecutor
创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
newFixedThreadPool
创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。
newCachedThreadPool
创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程,
那么就会回收部分空闲(60秒不执行任务)的线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制,线程池大小完全依赖于操作系统(或者说JVM)能够创建的最大线程大小。
newScheduledThreadPool
创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。
(四)为什么不建议使用 Executors静态工厂构建线程池
阿里巴巴Java开发手册,明确指出不允许使用Executors静态工厂构建线程池
原因如下:
线程池不允许使用Executors去创建,而是通过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
说明:Executors返回的线程池对象的弊端如下:
- 1:FixedThreadPool 和 SingleThreadPool:
允许的请求队列(底层实现是LinkedBlockingQueue)长度为Integer.MAX_VALUE,可能会堆积大量的请求,从而导致OOM - 2:CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool
允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE,可能会创建大量的线程,从而导致OOM。
作者:大能老师
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