ThreadPool線程池

• 1.線程池的優(yōu)勢(shì)
• • 1.1.引言
  • 1.2.為什么要使用線程池
• 2.線程池的使用
• • 2.1.架構(gòu)說(shuō)明
  • 2.2.線程池的三大方法
  • • 2.2.1.newFixedThreadPool(int)方法
    • 2.2.2.newSingleThreadExector
    • 2.2.3.newCachedThreadPool
• 3.ThreadPoolExecutor底層原理
• 4.線程池7大重要參數(shù)

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1.線程池的優(yōu)勢(shì)

1.1.引言

與數(shù)據(jù)庫(kù)線程池類似，如果沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，那么每次對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接池都要new來(lái)獲取連接池。重復(fù)的連接和釋放操作會(huì)消費(fèi)大量的系統(tǒng)資源，我們可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，直接去池中取連接池。
同樣，在沒(méi)有線程池之前，我們也是通過(guò)new Thread.start()來(lái)獲取線程，現(xiàn)在我們也不需要new了，這樣就能實(shí)現(xiàn)復(fù)用，使得我們系統(tǒng)變得更加高效。

1.2.為什么要使用線程池

例子：

• 10年前單核CPU電腦，假的多線程，像馬戲團(tuán)小丑玩多個(gè)球，CPU需要來(lái)回切換。
• 現(xiàn)在是多核電腦，多個(gè)線程各自跑在獨(dú)立的CPU上，不用切換效率高。

線程池的優(yōu)勢(shì)：

線程池做的工作只要是控制運(yùn)行的線程數(shù)量，處理過(guò)程中將任務(wù)放入隊(duì)列，然后在線程創(chuàng)建后啟動(dòng)這些任務(wù)，如果線程數(shù)量超過(guò)了最大數(shù)量，超出數(shù)量的線程排隊(duì)等候，等其他線程執(zhí)行完畢，再?gòu)年?duì)列中取出任務(wù)來(lái)執(zhí)行。

它的主要特點(diǎn)為：

• 線程復(fù)用
• 控制最大并發(fā)數(shù)
• 管理線程

優(yōu)點(diǎn)：

• 第一：降低資源消耗。通過(guò)重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的銷耗。
• 第二：提高響應(yīng)速度。當(dāng)任務(wù)到達(dá)時(shí)，任務(wù)可以不需要等待線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行。
• 第三：提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無(wú)限制的創(chuàng)建，不僅會(huì)銷耗系統(tǒng)資源，還會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一的分配，調(diào)優(yōu)和監(jiān)控。

2.線程池的使用

2.1.架構(gòu)說(shuō)明

Executor 框架是什么？

Java Doc中是這么描述的

An object that executes submitted Runnable tasks. This interface provides a way of decoupling task submission from the mechanics of how each task will be run, including details of thread use, scheduling, etc. An Executor is normally used instead of explicitly creating threads.

執(zhí)行提交的Runnable任務(wù)的對(duì)象。這個(gè)接口提供了一種將任務(wù)提交與如何運(yùn)行每個(gè)任務(wù)的機(jī)制，包括線程的詳細(xì)信息使用、調(diào)度等。通常使用Executor而不是顯式地創(chuàng)建線程。

Java中的線程池是通過(guò)Executor框架實(shí)現(xiàn)的，，該框架中用到了Executor，Executors，ExecutorService，ThreadPoolExecutor這幾個(gè)類。而我們常用的接口是ExecutorService子接口，Executors是線程的工具類(類似數(shù)組的工具類Arrays,集合的工具類Collections)。ThreadPoolExecutor是這些類的重點(diǎn)。我們可以通過(guò)輔助工具類Executors拿到ThreadPoolExecutor線程池

各個(gè)類更加詳細(xì)的介紹如下：

Executor所有線程池的接口,只有一個(gè)方法,該接口定義執(zhí)行Runnable任務(wù)的方式
ExecutorService 增加Executor的行為,是Executor實(shí)現(xiàn)類的最直接的接口,該接口定義提供對(duì)Executor的服務(wù)
Executors 線程池工廠類,提供了一系列工廠方法用于創(chuàng)建線程池,返回的線程池都實(shí)現(xiàn)了
ScheduledExecutorService:定時(shí)調(diào)度接口。
AbstractExecutorService 執(zhí)行框架抽象類。
ThreadPoolExecutor JDK中線程池的具體實(shí)現(xiàn),一般用的各種線程池都是基于這個(gè)類實(shí)現(xiàn)的

2.2.線程池的三大方法

2.2.1.newFixedThreadPool(int)方法

Exectors.newFixedThreadPool(int) -->執(zhí)行長(zhǎng)期任務(wù)性能好，創(chuàng)建一個(gè)線程池，一池有N個(gè)固定的線程，有固定線程數(shù)的線程

	public?static?void?main(String[]?args)?{
		//一池5個(gè)受理線程，類似一個(gè)銀行5個(gè)受理窗口。不管你現(xiàn)在多少個(gè)線程，都只有5個(gè)
		ExecutorService?threadPool=Executors.newFixedThreadPool(5);?
		
		try?{
			//模擬有10個(gè)顧客過(guò)來(lái)銀行辦理業(yè)務(wù)，目前池子里面有5個(gè)工作人員提供服務(wù)。
			for(int?i=1;i<=10;i++){
				//execute方法里面有一個(gè)參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個(gè)顧客
				threadPool.execute(()->{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
				});
			}
		}?catch?(Exception?e)?{
			//?TODO:?handle?exception
		}finally{
			threadPool.shutdown();
		}	
	}

可以看到執(zhí)行結(jié)果。池子中有5個(gè)線程，相當(dāng)于5個(gè)工作人員對(duì)外提供服務(wù)，辦理業(yè)務(wù)。圖中1號(hào)窗口辦理了兩次業(yè)務(wù)，銀行的受理窗口可以多次被復(fù)用。也不一定是每個(gè)人辦理兩次，而是誰(shuí)辦理的快誰(shuí)就辦理的多。

當(dāng)我們?cè)倬€程執(zhí)行的過(guò)程中加400ms的延遲，可以看看效果

public?static?void?main(String[]?args)?{
		//一池5個(gè)受理線程，類似一個(gè)銀行5個(gè)受理窗口。不管你現(xiàn)在多少個(gè)線程，都只有5個(gè)
		ExecutorService?threadPool=Executors.newFixedThreadPool(5);?
		
		try?{
			//模擬有10個(gè)顧客過(guò)來(lái)銀行辦理業(yè)務(wù)，目前池子里面有5個(gè)工作人員提供服務(wù)。
			for(int?i=1;i<=10;i++){
				//execute方法里面有一個(gè)參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個(gè)顧客
				threadPool.execute(()->{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
				});
				try?{
					TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(400);
				}?catch?(Exception?e)?{
					//?TODO:?handle?exception
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}?catch?(Exception?e)?{
			//?TODO:?handle?exception
		}finally{
			threadPool.shutdown();
		}	
	}

此時(shí)說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)擁堵的情況下或者辦理業(yè)務(wù)比較慢，則線程池辦理業(yè)務(wù)任務(wù)分配情況比較平均。

2.2.2.newSingleThreadExector

Exectors.newSingleThreadExector()–>一個(gè)任務(wù)一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行，一池一線程

public?static?void?main(String[]?args)?{
	//一池一個(gè)工作線程，類似一個(gè)銀行有1個(gè)受理窗口
	ExecutorService?threadPool=Executors.newSingleThreadExecutor();?	
	try?{
		//模擬有10個(gè)顧客過(guò)來(lái)銀行辦理業(yè)務(wù)
		for(int?i=1;i<=10;i++){
			//execute方法里面有一個(gè)參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個(gè)顧客
			threadPool.execute(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
			});
		}
	}?catch?(Exception?e)?{
		//?TODO:?handle?exception
	}finally{
		threadPool.shutdown();
	}	}

2.2.3.newCachedThreadPool

Exectors.newCachedThreadPool()–>執(zhí)行很多短期異步任務(wù)，線程池根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建新線程，但在先前構(gòu)建的線程可用時(shí)將重用他們。可擴(kuò)容，遇強(qiáng)則強(qiáng)。一池n線程，可擴(kuò)容，可伸縮，cache緩存的意思
那么池的數(shù)量應(yīng)該設(shè)置多少呢，如果銀行只有一個(gè)窗口，那么當(dāng)人來(lái)得太多了，就忙不過(guò)來(lái)。如果銀行有很多個(gè)窗口，但是人來(lái)的少，此時(shí)又顯得浪費(fèi)資源。那么如何該合理安排呢？這就需要用到newCachedThreadPool()方法，可擴(kuò)容，可伸縮

public?static?void?main(String[]?args)?{
		//一池一個(gè)工作線程，類似一個(gè)銀行有n個(gè)受理窗口
		ExecutorService?threadPool=Executors.newCachedThreadPool();?	
		try?{
			//模擬有10個(gè)顧客過(guò)來(lái)銀行辦理業(yè)務(wù)
			for(int?i=1;i<=10;i++){
				//execute方法里面有一個(gè)參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個(gè)顧客
				threadPool.execute(()->{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
				});
			}
		}?catch?(Exception?e)?{
			//?TODO:?handle?exception
		}finally{
			threadPool.shutdown();
		}	
	}

public?static?void?main(String[]?args)?{
		//一池一個(gè)工作線程，類似一個(gè)銀行有n個(gè)受理窗口
		ExecutorService?threadPool=Executors.newCachedThreadPool();?	
		try?{
			//模擬有10個(gè)顧客過(guò)來(lái)銀行辦理業(yè)務(wù)
			for(int?i=1;i<=10;i++){
				try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}
				//execute方法里面有一個(gè)參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個(gè)顧客
				threadPool.execute(()->{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
				});
			}
		}?catch?(Exception?e)?{
			//?TODO:?handle?exception
		}finally{
			threadPool.shutdown();
		}	
	}

3.ThreadPoolExecutor底層原理

newFixedThreadPool底層源代碼

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

可以看到，底層的參數(shù)包含LinkedBlockingQueue阻塞隊(duì)列。

newSingleThreadExecutor底層源代碼

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

newCachedThreadPool底層源代碼

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

SynchronousQueue這個(gè)阻塞隊(duì)列是單一版阻塞隊(duì)列，阻塞隊(duì)列的容量為1.

這3個(gè)方法其實(shí)都共同返回了一個(gè)對(duì)象，即ThreadPoolExecutor的對(duì)象。

4.線程池7大重要參數(shù)

ThreadPoolExecutor的構(gòu)造函數(shù)

public?ThreadPoolExecutor(int?corePoolSize,
??????????????????????????????int?maximumPoolSize,
??????????????????????????????long?keepAliveTime,
??????????????????????????????TimeUnit?unit,
??????????????????????????????BlockingQueue<Runnable>?workQueue,
??????????????????????????????ThreadFactory?threadFactory,
??????????????????????????????RejectedExecutionHandler?handler)?{
????????if?(corePoolSize?<?0?||
????????????maximumPoolSize?<=?0?||
????????????maximumPoolSize?<?corePoolSize?||
????????????keepAliveTime?<?0)
????????????throw?new?IllegalArgumentException();
????????if?(workQueue?==?null?||?threadFactory?==?null?||?handler?==?null)
????????????throw?new?NullPointerException();
????????this.acc?=?System.getSecurityManager()?==?null??
????????????????null?:
????????????????AccessController.getContext();
????????this.corePoolSize?=?corePoolSize;
????????this.maximumPoolSize?=?maximumPoolSize;
????????this.workQueue?=?workQueue;
????????this.keepAliveTime?=?unit.toNanos(keepAliveTime);
????????this.threadFactory?=?threadFactory;
????????this.handler?=?handler;
????}

上面的int corePoolSize,int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit，BlockingQueue workQueue,ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler即我們的七大線程參數(shù)
上面是ThreadPoolExecutor類的構(gòu)造方法，有7大參數(shù)：

1）corePoolSize：線程池中的常駐核心線程數(shù)，簡(jiǎn)稱核心數(shù)。
比如說(shuō)，一個(gè)線程池我們可以把它當(dāng)作銀行的網(wǎng)點(diǎn)，銀行只要開(kāi)門(mén)，就必須至少有一個(gè)人在值班，這個(gè)就叫常駐核心線程數(shù)。比如如果某個(gè)銀行周一到周五五個(gè)網(wǎng)點(diǎn)全開(kāi)，那么周一到周五的常駐核心線程數(shù)為5.如果今天業(yè)務(wù)沒(méi)有那么頻繁，窗口為1，那么今天的常駐核心線程數(shù)就是1

2）maxImumPoolSize：線程池中能夠容納同時(shí)執(zhí)行的最大線程數(shù)，此值必須大于等于1

3）keepAliveTime：多余的空閑線程的存活時(shí)間，當(dāng)前池中線程數(shù)量超過(guò)corePoolSize時(shí)，當(dāng)空閑時(shí)間達(dá)到keepAliveTime時(shí)，多余線程會(huì)被銷毀直到剩下corePoolSize為止
如果線程池中有常駐線程數(shù)，又有最大線程數(shù)，說(shuō)明平時(shí)是用常駐的，工作緊張了，它會(huì)擴(kuò)容到最大線程數(shù)，如果業(yè)務(wù)降下來(lái)了，我們?cè)O(shè)置了多余的空閑線程的存活時(shí)間，比如設(shè)置30s,如果30s都沒(méi)有多余的請(qǐng)求過(guò)來(lái)，有些銀行就會(huì)關(guān)閉窗口，所以它不僅會(huì)擴(kuò)大還會(huì)縮小。

4）unit：keepAliveTime的單位
單位：是秒，毫秒，微秒。

5）workQueue：任務(wù)隊(duì)列，被提交但尚未被執(zhí)行的任務(wù)
這是一個(gè)阻塞隊(duì)列，比如說(shuō)銀行，只有3個(gè)受理窗口，而來(lái)了4個(gè)客戶。這個(gè)阻塞隊(duì)列就是銀行的候客區(qū)，來(lái)了客戶不能讓他走了。窗口數(shù)控制了線程的并發(fā)數(shù)。

6）threadFactory：表示生成線程池中工作線程的線程工廠，用于創(chuàng)建線程，一般默認(rèn)即可
線程都是統(tǒng)一的創(chuàng)建。線程池里面有已經(jīng)new好的線程，這些由線程池工廠生產(chǎn)。

7）handler：拒絕策略，表示當(dāng)前隊(duì)列滿了，并且工作線程大于等于線程池的最大線程數(shù)（maximumPoolSize）時(shí)如何來(lái)拒絕請(qǐng)求執(zhí)行的runnable的策略

比如說(shuō)今天銀行客流高峰，三個(gè)窗口都滿了，候客區(qū)也滿了。我們沒(méi)有選擇繼續(xù)拉人，因?yàn)椴话踩覀冞x擇委婉的拒絕。

在下一節(jié)我們將介紹線程池底層工作原理

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