java中的线程池是应用场景最多的并发框架,合理使用线程池能带来三个好处:
第一:降低资源消耗。通过重复利用已经创建的线程降低创建线程和销毁线程造成的资源消耗。
第二:提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
第三:提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制的创建,会消耗系统资源并且导致系统不稳定,使用线程池可以进行统一分配,调优和监控。
1.线程池的实现原理
当向线程池提交一个任务后,线程池是如何处理这个任务的呢?看下图:
由图可知,ThreadPoolExecutor执行execute方法分为四种情况:
第一:如果当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务。执行这一步骤需要获取全局锁。
第二:如果运行的线程等于或者多于corePoolSize,则将任务添加到队列(BlockingQueue)中。
第三:如果队列已满,则创建新的线程来执行任务。执行这一步骤需要获取全局锁。
第四:如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize,任务将被拒绝,交给饱和策略来处理这个任务。
ThreadPoolExecutor采用这种思路的原因是,在执行execute方法时,尽可能地避免获取全局锁(这是一个严重的伸缩瓶颈),当它完成预热之后(当前运行的线程数大于等于corePoolSize),以后几乎所有的execute方法都是直接执行第二步,不需要获取全局锁。
线程池中的线程执行任务分两种情况:
第一:在execute方法中创建一个线程时,会让这个线程执行当前任务。
第二:当该线程执行完一个任务后,会反复从任务队列中获取任务来执行。
2.线程池的使用
2.1线程池的创建
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,handler);
接下来对参数解释:
corePoolSize:线程池的基本大小,当向线程池提交一个任务后,线程池会创建一个新的线程来执行该任务,即使有空闲的线程存在。等线程池中线程的数量大于等于corePoolSize时,就暂时不再创建新的线程。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法,
线程池会提前创建并启动所有基本线程。
maximumPoolSize:线程池允许创建的最大线程数量,如果队列满了,并且已经创建的线程数量小于最大线程数,则线程池会创建新的线程来执行。
keepAliveTime(线程活动保持时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。所以,如果任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大时间,提高线程的利用率。
unit:(线程活动保持时间的单位)。
workQueue:任务队列,用于保存等待执行的任务的阻塞队列。有这几种可以选择:
- ArrayBlockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。
- LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。
- SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于Linked-BlockingQueue。
- PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列。
handler:饱和策略,当队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采取一种策略来处理新提交的任务,默认策略是AbortPolicy。java线程池提供了四种策略:
- AbortPolicy:直接抛出异常。
- CallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务
- DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务。
- DiscardPolicy:不处理,丢弃掉。
2.2 向线程池提交任务
可以使用两种方法向线程池提交任务:execute()方法和submit()方法
execute方法用于提交不需要返回值的任务,如下代码:
threadPools.execute(new Runnable() { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method } });
submit方法用于提交需要返回值的任务,可以根据返回的Future对象判断任务是否执行成功,获取返回值
Future<String> future = es.submit(new Callable<String>() { @Override public String call() throws Exception { return null; } });
2.3 关闭线程池
可以通过调用线程池的shutdown和shutdownNow方法来关闭线程池。原理是遍历线程池中的工作线程,然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程,所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。shutdownNow首先将线程池的状态设置成STOP,然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行任务的列表,而shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。