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java培训:ThreadPool用法与优势。

创建时间:2019年02月25日15时10分

  1. 线程池的优点:

  合理利用线程池能够带来三个好处。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。但是要做到合理的利用线程池,必须对其原理了如指掌。

threadpool的用法优势

  2. 线程池框架Executor:

  java中的线程池是通过Executor框架实现的,ThreadPoolExecutor:线程池的具体实现类,一般用的各种线程池都是基于这个类实现的。构造方法如下:

  参数介绍:

  corePoolSize:线程池的核心线程数,线程池中运行的线程数永远不会超过 corePoolSize 个,默认情况下可以一直存活。

  keepAliveTime: 默认情况下,只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时,keepAliveTime才会起作用,直到线程池中的线程数不大于corePoolSize,即当线程池中的线程数大于corePoolSize时,如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime,则会终止,直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法,在线程池中的线程数不大于corePoolSize时,keepAliveTime参数也会起作用,直到线程池中的线程数为0;所以如果任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大这个时间,提高线程的利用率。

  maximumPoolSize:线程池允许的最大线程数。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。

  unit :表示 keepAliveTime 的单位;可选的单位有天,小时,分钟,毫秒。微秒,纳秒等。

  workQueue:表示存放任务的阻塞队列。

  BlockingQueue:阻塞队列(BlockingQueue)是java.util.concurrent下的主要用来控制线程同步的工具。如果BlockQueue是空的,从BlockingQueue取东西的操作将会被阻断进入等待状态,直到BlockingQueue进了东西才会被唤醒。同样,如果BlockingQueue是满的,任何试图往里存东西的操作也会被阻断进入等待状态,直到BlockingQueue里有空间才会被唤醒继续操作。

  阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是往队列里添加元素的线程,消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器,而消费者也只从容器里拿元素。具体的实现类有LinkedBlockingQueue,ArrayBlockingQueued等。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 (先进先出) 排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。synchronousQueue:这个队列比较特殊,它不会保存提交的任务,而是将直接新建一个线程来执行新来的任务

  3. 线程池的线程程初始化

  默认情况下,创建线程池之后,线程池中是没有线程的,需要提交任务之后才会创建线程。在实际中如果需要线程池创建之后立即创建线程,可以通过以下两个方法办到:

  prestartCoreThread():初始化一个核心线程;

  prestartAllCoreThreads():初始化所有核心线程

  4. worker类

  在ThreadPoolExecutor主要Worker类来控制线程的复用。线程池创建线程时,会将线程封装成工作线程Worker,Worker在执行完任务后,还会无限循环获取工作队列里的任务来执行。

  5. 线程池的工作过程

  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。当提交一个新任务到线程池时,线程池会做如下判断:

  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;

  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;

  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;

  如果队列满了,而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize,那么会采取任务拒绝策略,如下:

  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。

  6. 线程池的关闭

  ThreadPoolExecutor提供了两个方法,用于线程池的关闭,分别是shutdown()和shutdownNow(),其中:shutdown():不会立即终止线程池,而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止,但再也不会接受新的任务。shutdownNow():立即终止线程池,并尝试打断正在执行的任务,并且清空任务缓存队列,返回尚未执行的任务。

  7. 线程池容量的动态调整

  ThreadPoolExecutor提供了动态调整线程池容量大小的方法:setCorePoolSize()和setMaximumPoolSize(),

  setCorePoolSize:设置核心池大小

  setMaximumPoolSize:设置线程池最大能创建的线程数目大小

  当上述参数从小变大时,ThreadPoolExecutor进行线程赋值,还可能立即创建新的线程来执行任务。

  8. 几种类型的线程池

  1) SingleThreadExecutor:单个后台线程 (其缓冲队列是LinkedBlockingQueue,无界的)

  创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个核心线程在工作,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。

  举例子:比如一个村里只有一口井,每次只能一个人打水,先来先打。

  2) FixedThreadPool:只有核心线程的线程池,大小固定(其缓冲队列是LinkedBlockingQueue,无界的) 。

  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。

  举例子:村里有3口井,大家排队打井水,可以无数人排队,井只有3口,每次最多只能有3个人打井水。没人打水时,3口井也在那里。由于线程不会回收,FixThreadPool会更快地响应外界请求,这也很容易理解,就好像有人突然想打井水,井不是现用现建的。

  3) CachedThreadPool:无界线程池,可以进行自动线程回收。(其缓冲队列是SynchronousQueue,一个是缓冲区为1的阻塞队列

  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。

  举个例子:CachedThreadPool就像是一堆人去一个很大的咖啡馆喝咖啡,里面服务员也很多,随时去,随时都可以喝到咖啡。但是为了响应国家的“光盘行动”,一个人喝剩下的咖啡会被保留60秒,供新来的客人使用,哈哈哈哈哈,好恶心啊。如果你运气好,没有剩下的咖啡,你会得到一杯新咖啡。但是以前客人剩下的咖啡超过60秒,就变质了,会被服务员回收掉。比较适合执行大量的耗时较少的任务。喝咖啡人挺多的,喝的时间也不长。

  4)ScheduledThreadPool:核心线程池固定,大小无限的线程池。核心线程数固定,非核心线程(闲着没活干会被立即回收)数没有限制。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。