Java并发编程的艺术(十)——线程池

线程池的作用

1. 降低资源消耗。重复利用已有线程，减少线程的创建和销毁造成的消耗。
2. 提高响应速度。当有任务需要处理的时候，就不用再花费重新创建线程的时间了。
3. 提高线程的可管理性。不合理利用线程，会浪费资源，影响系统稳定，线程池可以对线程进行统一分配、调优和监控。

线程池的实现原理

线程池由两种觉得组成：多个工作线程和一个阻塞队列。

• 工作线程：运行在线程池中，当需要执行任务的时候，就会被用来执行任务。线程池中还会被划分出一个核心线程池。
• 阻塞队列：当核心线程池中的工作线程数量满了，新加入的任务就会进入阻塞队列。
  
  执行流程：
  

线程池使用方法

创建线程池

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, timeUnit, runnableTaskQueue, handler);

• corePoolsize：线程池的基本大小，通过设置这个值，将线程池的线程数量维持在某一大小。

• maximumPoolSize：最大线程数量，这个线程池可以运行的线程最大数量。如果阻塞队列满了，而最大线程数量没有满，那么线程池就会创建新的线程来执行任务。如果最大线程数满了，那么就无法执行任务。

• keepAliveTime：空闲线程的存活时间，如果运行的线程数量超过核心线程数量，同时空闲的线程存活时间大于这个值，那么超时的空闲线程就会被销毁。如果任务很多，每个任务的执行时间很短，就可以调大这个值，以提高线程的利用率。

• timeUnit：keepAliveTime的单位。

• runnableTaskQueue：任务队列， 用于保存等待执行任务的阻塞队列，可以有一下几个选择：

  1. ArrayBlockingQueue：基于数组结构的阻塞队列，FIFO；
  2. LinkedBlockingQueue：基于链表，吞吐量高于前者，FIFO；
  3. SynchronousQueue：没有空间的存储队列，每一个插入操作都必须等到其他线程的调用移除，不然插入操作本身处于阻塞。吞吐量高于前者；
  4. PriorityBlockingQueue：具有优先级的无限阻塞队列。

• handler： 饱和策略，如果实际运行的线程数达到最大值，则执行饱和策略，JDK提供下面4中策略：

  1. AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略。
  2. CallerRunsPolicy：只用调用者所在的线程执行任务。
  3. DiscardOldestPolicy：丢弃任务队列中最久的任务。
  4. DiscardPolicy：丢弃新来的任务。

任务提交

提交任务的两种方法：

• excute() ：不需要返回值的任务。可以提交Runnable接口的任务。执行过程中无法抛出异常。

• submit()：需要返回值的。可以提交Callable接口的任务。然会Future对象，通过get获取。

threadsPool.excute(new Runnable() {
	@Override
	public void run() {
		dosometing();
	}
}

Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask);

try{
	Object s = future.get();
} catch(InterruptedException e) {
	dosomething();
} catch(ExcutionException e) {
	dosomething();
} finally {
	excutor.shutdown();
}

关闭线程池

两种方法关闭线程，都是通过遍历线程池中的工作线程，然后逐一调用interrupt方法来中断，无法响应中断的线程可能不能关闭。

• shutdown()：将线程池的状态改为关闭，中断没有执行任务的线程和取消阻塞线程中的等待任务，然后等待其他线程执行任务完毕之后才关闭线程。
• shutdownNow()：首先将线程池状态改为关闭，然后停止正在运行或没有运行的任务。

合理配置线程池

主要思想：根据任务的特性来配置线程池的参数。

任务的硬件资源需求

• CPU密集型任务
  配置尽可能小的线程池，如CPU核心数+1的线程池。这样可以减小切换上下文带来的开销。
• IO密集型任务
  配置尽可能大的线程池，如CPU核心数*2的线程池。这样当线程任务在等待IO的时候，CPU可以做别的事情了。
• 混合型任务
  将任务再分为CPU密集和IO密集，然后再用不同的线程池运行，只要两个任务执行的时间相差不是太大，分解后执行的吞吐量将高于串行执行的吞吐量。如果差距很大，时间短的任务会等待时间长的，还要加上任务拆分与合并的开销，更浪费资源。

任务的优先级

利用PriorityBlockingQueue来处理。让优先级高的任务先执行。

任务的执行时间

不同执行时间的任务交给不同规模的线程池，或者交给优先级队列，让时间短的先执行。

任务的依赖性

例如依赖于数据库连接池的任务，需要等待数据库的返回才能继续执行，所以，开多一点的线程数，这样提高CPU的使用效率。

使用有界队列

能增加系统的稳定性和预警能力。要设置大一点，这样在例如SQL操作的时候，可以有足够的线程可以等待，从而也不浪费资源。