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ConstXiong / concurrencyJava

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010-线程池.md 6.17 KB
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ConstXiong authored 2019-09-07 20:00 . sync github concurrency

线程池

什么是线程池?

线程池就是创建若干个可执行的线程放入一个池(容器)中,有任务需要处理时,会提交到线程池中的任务队列,处理完之后线程并不会被销毁,而是仍然在线程池中等待下一个任务。

为什么要使用线程池?

因为 Java 中创建一个线程,需要调用操作系统内核的 API,操作系统要为线程分配一系列的资源,成本很高,所以线程是一个重量级的对象,应该避免频繁创建和销毁。
使用线程池就能很好地避免频繁创建和销毁。

线程池是一种生产者——消费者模式

先看下一个简单的 Java 线程池的代码

package constxiong.concurrency.a010;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

/**
 * 简单的线程池
 * @author ConstXiong
 */
public class ThreadPool {
	
	//阻塞队列实现生产者-消费者
	BlockingQueue<Runnable> taskQueue;
	
	//工作线程集合
	List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>();
	
	//线程池的构造方法
	ThreadPool(int poolSize, BlockingQueue<Runnable> taskQueue) {
		this.taskQueue = taskQueue;
		
		//启动线程池对应 size 的工作线程
		for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
			Thread t = new Thread(() -> {
				while (true) {
					Runnable task;
					try {
						task = taskQueue.take();//获取任务队列中的下一个任务
						task.run();
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			});
			t.start();
			threads.add(t);
		}
	}
	
	//提交执行任务
	void execute(Runnable task) {
		try {
			//把任务方法放到任务队列
			taskQueue.put(task);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

线程池的使用测试

package constxiong.concurrency.a010;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

/**
 * 测试线程池的使用
 * @author ConstXiong
 */
public class TestThreadPool {

	public static void main(String[] args) {
		// 创建有界阻塞任务队列
		BlockingQueue<Runnable> taskQueue = new LinkedBlockingQueue<>(10);
		// 创建 3个 工作线程的线程池
		ThreadPool tp = new ThreadPool(3, taskQueue);
		
		//提交 10 个任务
		for (int i = 1; i <= 10; i++) {
			final int j = i;
			tp.execute(() -> {
				System.out.println("执行任务" + j);
			});
		}
	}
	
}

打印结果

执行任务1
执行任务2
执行任务3
执行任务6
执行任务5
执行任务4
执行任务8
执行任务7
执行任务10
执行任务9

这个线程池的代码中

  • poolSize 是线程池工作线程的个数
  • BlockingQueue taskQueue 是用有界阻塞队列存储 Runnable 任务
  • execute(Runnable task) 提交任务
  • 线程池对象被创建,就自动启动 poolSize 个工作线程
  • 工作线程一直从任务队列 taskQueue 中取任务

线程池的原理就是这么简单,但是 JDK 中的线程池的功能,要远比这个强大的多。

JDK 中线程池的使用

JDK 中提供的最核心的线程池工具类 ThreadPoolExecutor,在 JDK 1.8 中这个类最复杂的构造方法有 7 个参数。

ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,
    int maximumPoolSize,
    long keepAliveTime,
    TimeUnit unit,
    BlockingQueue<Runnable> workQueue,
    ThreadFactory threadFactory,
    RejectedExecutionHandler handler)
  • corePoolSize:线程池保有的最小线程数。
  • maximumPoolSize:线程池创建的最大线程数。
  • keepAliveTime:上面提到项目根据忙闲来增减人员,那在编程世界里,如何定义忙和闲呢?很简单,一个线程如果在一段时间内,都没有执行任务,说明很闲,keepAliveTime 和 unit 就是用来定义这个“一段时间”的参数。也就是说,如果一个线程空闲了keepAliveTime & unit这么久,而且线程池的线程数大于 corePoolSize ,那么这个空闲的线程就要被回收了。
  • unit:keepAliveTime 的时间单位
  • workQueue:任务队列
  • threadFactory:线程工厂对象,可以自定义如何创建线程,如给线程指定name。
  • handler:自定义任务的拒绝策略。线程池中所有线程都在忙碌,且任务队列已满,线程池就会拒绝接收再提交的任务。handler 就是拒绝策略,包括 4 种(即RejectedExecutionHandler 接口的 4个实现类)。
    • AbortPolicy:默认的拒绝策略,throws RejectedExecutionException
    • CallerRunsPolicy:提交任务的线程自己去执行该任务
    • DiscardPolicy:直接丢弃任务,不抛出任何异常
    • DiscardOldestPolicy:丢弃最老的任务,加入新的任务

JDK 的并发工具包里还有一个静态线程池工厂类 Executors,可以方便地创建线程池,但是由于 Executors 创建的线程池内部很多地方用到了无界任务队列,在高并发场景下,无界任务队列会接收过多的任务对象,导致 JVM 抛出OutOfMemoryError,整个 JVM 服务崩溃,影响严重。所以很多公司,尤其互联网大厂已经不建议使用 Executors 去创建线程。

Executors 的简介

虽然不建议使用,作为对 JDK 的学习,还是简单介绍一下.

  1. newFixedThreadPool:创建定长线程池,每当提交一个任务就创建一个线程,直到达到线程池的最大数量,这时线程数量不再变化,当线程发生错误结束时,线程池会补充一个新的线程
  2. newCachedThreadPool:创建可缓存的线程池,如果线程池的容量超过了任务数,自动回收空闲线程,任务增加时可以自动添加新线程,线程池的容量不限制
  3. newScheduledThreadPool:创建定长线程池,可执行周期性的任务
  4. newSingleThreadExecutor:创建单线程的线程池,线程异常结束,会创建一个新的线程,能确保任务按提交顺序执行
  5. newSingleThreadScheduledExecutor:创建单线程可执行周期性任务的线程池
  6. newWorkStealingPool:任务可窃取线程池,不保证执行顺序,当有空闲线程时会从其他任务队列窃取任务执行,适合任务耗时差异较大。

具体使用参见 Executors 的使用示例。



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