java多线程系列(六)---线程池原理及其使用

线程池

前言：如有不正确的地方，还望指正。

目录

• 认识cpu、核心与线程
• java多线程系列（一）之java多线程技能
• java多线程系列（二）之对象变量的并发访问
• java多线程系列（三）之等待通知机制
• java多线程系列（四）之ReentrantLock的使用
• java多线程系列（五）之synchronized ReentrantLock volatile Atomic 原理分析
• java多线程系列（六）之线程池原理及其使用

线程池的优点

• 重复利用已经创建的线程，减少创建线程和销毁线程的开销
• 提高响应速度，不需要等到线程创建就能立即执行
• 使用线程池可以进行统一分配，调优和监控
• 总的来说：降低资源消耗，提高响应速度，提高线程可管理性

线程池原理

• 提交任务
• 核心线程池（corePoolSize）是否已经满，如果未满的话就创建线程执行任务
• 否则查看队列（BlockingQueue）是否已满，未满的话，将任务存储在队列里
• 如果已经满了，看线程池（maximumPoolSize）是否已满，如果满的话按照拒绝处理任务策略（handler）处理无法执行的任务
• 如果未满，创建线程执行任务

ThreadPoolExecutor构造参数

• corePoolSize：核心池的大小，构建线程池后，并不会创建线程，当前线程数如果小于corePoolSize时，当要执行任务时，创建一个线程。当当前线程数等于corePoolSize，会将任务放入队列中
• maximumPoolSize：线程池最大数，也就是线程最多能创建的线程
• keepAliveTime：工作线程空闲后，保持存活的时间。默认情况下，如果当前线程数大于corePoolSize，那么一个线程如果没有任务，当空闲的时间大于keepAliveTime时，会终止该线程，直到线程数不超过corePoolSize
• workQueue：存储任务的队列，有几种种类型队列ArrayBlockingQueue（有界缓冲区，基于数组的队列，先进先出，必须指定大小，可以设置是否保持公平，以FIFO顺序访问），LinkedBlockingQueue（基于链表的队列，如果没有指定大小，默认为Integer.MAX_VALUE），SynchronousQueue(无界线程池，不管多少任务提交进来，直接运行)
• ThreadFactory：线程工厂，用来创建线程,通过线程工厂可以给创建的线程设置名字
• rejectedExecutionHandler：拒绝处理任务的策略AbortPolicy（直接放弃任务，抛出RejectedExecutionException异常），DiscardPolicy（放弃任务，不抛出异常），DiscardOldestPolicy（放弃最旧的未处理请求，然后重试 execute；如果执行程序已关闭，则会丢弃该任务），CallerRunsPolicy（它直接在 execute 方法的调用线程中运行被拒绝的任务；如果执行程序已关闭，则会丢弃该任务）

ThreadPoolExecutor重要方法

• execute：在将来某个时间执行给定任务
• submit：提交一个任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future，和execute不同的是返回的是一个Future，可以在任务执行完毕之后得到任务执行结果
• shutdown：按过去执行已提交任务的顺序发起一个有序的关闭，但是不接受新任务。也就是说，中断没有正在执行任务的线程，等待任务执行完毕。
• shutdownnow： 尝试停止所有的活动执行任务、暂停等待任务的处理，并返回等待执行的任务列表。

线程池状态

volatile int runState;
static final int RUNNING    = 0;
static final int SHUTDOWN   = 1;
static final int STOP       = 2;
static final int TERMINATED = 3;

• RUNNING:创建线程池后，初始状态为RUNNING
• SHUTDOWN：执行shutdown方法后，线程池处于SHUTDOWN状态
• STOP：执行shutdownNow方法后，线程池处于STOP状态
• TERMINATED：当线程池处于SHUTDOWN或STOP状态，并且所有工作线程已经销毁，任务缓存队列已经清空或执行结束后，线程池被设置为TERMINATED状态。

源码分析

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
        if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
            if (runState != RUNNING || poolSize == 0)
                ensureQueuedTaskHandled(command);
        }
        else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
            reject(command); // is shutdown or saturated
    }
}

• command是否为空，是的话抛出异常
• 如果当前线程是否小于corePoolSize，执行addIfUnderCorePoolSize方法，创建线程并执行任务
• 如果当前线程线程数大于等于corePoolSize或者执行addIfUnderCorePoolSize返回false，将当前任务放到队列中
• 如果线程池状态不是RUNNING状态或者任务无法加入到队列，并且线程数大于最大线程数，执行reject方法
• 流程跟上面的线程池原理相同

配置线程池

• cpu密集型和io密集型线程数的选择，cpu密集型不需要太多的线程，可以充分利用cpu资源，io密集型适当多线程，io阻塞时可以切换至另一线程。
• 优先级不同的的任务可以使用PriorityBlockingQueue来处理
• 建议使用有界队列，能够增加系统的稳定性（如果使用无界队列，当出现问题时候，队列无限增长，此时可能会占用大量内存，导致系统出现问题）和预警能力（当出现队列占满的时候，抛出异常，可以让开发人员及时发现）

线程池使用

public static void main(String[] args)
	{

		final Vector<Integer> vector = new Vector<Integer>();
	    //corePoolSize,maximumPoolSize,keepAliveTime,TimeUnit,BlockingQueue
	    ThreadPoolExecutor tp = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10));
	    final Random random = new Random();
	    System.out.println(tp.getPoolSize());
	    for (int i = 0; i < 20; i++)
	    {
	        tp.execute(new Runnable()
	        {
	            public void run()
	            {
	                vector.add(random.nextInt());

	            }
	        });
	    }

	    try {
			Thread.sleep(1000);
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO 自动生成的 catch 块
			e.printStackTrace();
		}
	    tp.shutdown();
	    System.out.println("已完成的任务："+tp.getCompletedTaskCount());
	    System.out.println("活动的线程数："+tp.getActiveCount());
	    System.out.println("list大小："+vector.size());
	}

• 上面的代码我们自己构建了一个ThreadPoolExecutor，而Executor给我们提供了几个静态方法用于创建线程池，本质上只是设置了给定的参数而已

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

• FixedThreadPool，顾名思义，一个固定大小的线程池，队列使用的无限制大小的链表阻塞队列

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

• 单线程线程池，同样队列使用的无限制大小的链表阻塞队列

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

• 无界线程池，无论多少任务，直接运行，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程

我觉得分享是一种精神，分享是我的乐趣所在，不是说我觉得我讲得一定是对的，我讲得可能很多是不对的，但是我希望我讲的东西是我人生的体验和思考，是给很多人反思，也许给你一秒钟、半秒钟，哪怕说一句话有点道理，引发自己内心的感触，这就是我最大的价值。（这是我喜欢的一句话，也是我写博客的初衷）

作者：jiajun 出处： http://www.cnblogs.com/-new/

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