由浅入深理解Java线程池及线程池的如何使用

小说:棋牌游戏太原立四麻将作者:侯邓北更新时间:2019-02-17字数:23606

由浅入深理解Java线程池及线程池的如何使用


前言

多线程的异步执行方式,虽然能够最大限度发挥多核计算机的计算能力,但是如果不加控制,反而会对系统造成负担。线程本身也要占用内存空间,大量的线程会占用内存资源并且可能会导致Out of Memory。即便没有这样的情况,大量的线程回收也会给GC带来很大的压力。

为了避免重复的创建线程,线程池的出现可以让线程进行复用。通俗点讲,当有工作来,就会向线程池拿一个线程,当工作完成后,并不是直接关闭线程,而是将这个线程归还给线程池供其他任务使用。

接下来从总体到细致的方式,来共同探讨线程池。

总体的架构

来看Executor的框架图:

 

接口:Executor,CompletionService,ExecutorService,ScheduledExecutorService

抽象类:AbstractExecutorService

实现类:ExecutorCompletionService,ThreadPoolExecutor,ScheduledThreadPoolExecutor

从图中就可以看到主要的方法,本文主要讨论的是ThreadPoolExecutor

研读ThreadPoolExecutor

看一下该类的构造器:


    public ThreadPoolExecutor(int paramInt1, int paramInt2, long paramLong, TimeUnit paramTimeUnit,
            BlockingQueue<Runnable> paramBlockingQueue, ThreadFactory paramThreadFactory,
            RejectedExecutionHandler paramRejectedExecutionHandler) {
        this.ctl = new AtomicInteger(ctlOf(-536870912, 0));
        this.mainLock = new ReentrantLock();
        this.workers = new HashSet();
        this.termination = this.mainLock.newCondition();
        if ((paramInt1 < 0) || (paramInt2 <= 0) || (paramInt2 < paramInt1) || (paramLong < 0L))
            throw new IllegalArgumentException();
        if ((paramBlockingQueue == null) || (paramThreadFactory == null) || (paramRejectedExecutionHandler == null))
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = paramInt1;
        this.maximumPoolSize = paramInt2;
        this.workQueue = paramBlockingQueue;
        this.keepAliveTime = paramTimeUnit.toNanos(paramLong);
        this.threadFactory = paramThreadFactory;
        this.handler = paramRejectedExecutionHandler;
    }

 

corePoolSize :线程池的核心池大小,在创建线程池之后,线程池默认没有任何线程。

当有任务过来的时候才会去创建创建线程执行任务。换个说法,线程池创建之后,线程池中的线程数为0,当任务过来就会创建一个线程去执行,直到线程数达到corePoolSize 之后,就会被到达的任务放在队列中。(注意是到达的任务)。换句更精炼的话:corePoolSize 表示允许线程池中允许同时运行的最大线程数。

如果执行了线程池的prestartAllCoreThreads()方法,线程池会提前创建并启动所有核心线程。

maximumPoolSize :线程池允许的最大线程数,他表示最大能创建多少个线程。maximumPoolSize肯定是大于等于corePoolSize

keepAliveTime :表示线程没有任务时最多保持多久然后停止。默认情况下,只有线程池中线程数大于corePoolSize 时,keepAliveTime 才会起作用。换句话说,当线程池中的线程数大于corePoolSize,并且一个线程空闲时间达到了keepAliveTime,那么就是shutdown

Unit:keepAliveTime 的单位。

workQueue :一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务,当线程池中的线程数超过它的corePoolSize的时候,线程会进入阻塞队列进行阻塞等待。通过workQueue,线程池实现了阻塞功能

threadFactory :线程工厂,用来创建线程。

handler :表示当拒绝处理任务时的策略。

任务缓存队列

在前面我们多次提到了任务缓存队列,即workQueue,它用来存放等待执行的任务。

workQueue的类型为BlockingQueue<Runnable>,通常可以取下面三种类型:

1)有界任务队列ArrayBlockingQueue:基于数组的先进先出队列,此队列创建时必须指定大小;

2)无界任务队列LinkedBlockingQueue:基于链表的先进先出队列,如果创建时没有指定此队列大小,则默认为Integer.MAX_VALUE;

3)直接提交队列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。

拒绝策略

AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException

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:丢弃队列中最老的一个请求,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:丢弃任务,不做任何处理。

线程池的任务处理策略:

如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize,则每来一个任务,就会创建一个线程去执行这个任务;

如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize,则每来一个任务,会尝试将其添加到任务缓存队列当中,若添加成功,则该任务会等待空闲线程将其取出去执行;若添加失败(一般来说是任务缓存队列已满),则会尝试创建新的线程去执行这个任务;如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize,则会采取任务拒绝策略进行处理;

如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize时,如果某线程空闲时间超过keepAliveTime,线程将被终止,直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize;如果允许为核心池中的线程设置存活时间,那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime,线程也会被终止。

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

源码分析

首先来看最核心的execute方法,这个方法在AbstractExecutorService中并没有实现,从Executor接口,直到ThreadPoolExecutor才实现了改方法,

ExecutorService中的submit(),invokeAll(),invokeAny()都是调用的execute方法,所以execute是核心中的核心,源码分析将围绕它逐步展开。

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