• Java线程池核心讲解


    线程池的优势:
    线程池做的工作只要是控制运行的线程数量,处理过程中将任务放入队列,然后在线程创建后启动这些任务,如果线程数量超过了最大数量,超出数量的线程排队等候,等其他线程执行完毕,再从队列中取出任务来执行。

    它的主要特点为:线程复用;控制最大并发数;管理线程。

    第一:降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的销耗。
    第二:提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要等待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,不仅会销耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一的分配,调优和监控。


    实现线程池的三种方式,Java8之后有多了一个

    1.newFixedThreadPool(int):创建一个固定的线程池

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
     
    newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的,它使用的是LinkedBlockingQueue

     2.newSingleThreadExecutor(int):一个任务一个任务的执行,一池一线程

    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
     
    newSingleThreadExecutor 创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值都是1,它使用的是LinkedBlockingQueue

    3..newCachedThreadPool(int):执行很多短期异步任务,线程池根据需要创建新线程,但在先前构建的线程可用时将重用它们。可扩容,遇强则强

    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
    newCachedThreadPool创建的线程池将corePoolSize设置为0,将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE,它使用的是SynchronousQueue,也就是说来了任务就创建线程运行,当线程空闲超过60秒,就销毁线程。 

    4.newScheduledThreadPool(int corePoolSize):创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行

    5. newSingleThreadScheduledExecutor():创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

    6.newWorkStealingPool这个是在jdk1.8出来的):更加所需的并行层次来动态创建和关闭线程。它同样会试图减少任务队列的大小,所以比较适于高负载的环境。同样也比较适用于当执行的任务会创建更多任务,如递归任务。适合使用在很耗时的操作,但是newWorkStealingPool不是ThreadPoolExecutor的扩展,它是新的线程池类ForkJoinPool的扩展,但是都是在统一的一个Executors类中实现,由于能够合理的使用CPU进行对任务操作(并行操作),所以适合使用在很耗时的任务中


    线程池7大核心参数

    线程池源码:

    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.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

     1、corePoolSize:线程池中的常驻核心线程数

     2、maximumPoolSize:线程池中能够容纳同时执行的最大线程数,此值必须大于等于1

     3、keepAliveTime:多余的空闲线程的存活时间当前池中线程数量超过corePoolSize时,当空闲时间达到keepAliveTime时,多余线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止

     4、unit:keepAliveTime的单位 

    5、workQueue:任务队列,被提交但尚未被执行的任务

    6、threadFactory:表示生成线程池中工作线程的线程工厂,用于创建线程,一般默认的即可

    7、handler:拒绝策略,表示当队列满了,并且工作线程大于等于线程池的最大线程数(maximumPoolSize)时如何来拒绝请求执行的runnable的策略


     线程池底层工作原理:

    • 1、在创建了线程池后,开始等待请求。
    • 2、当调用execute()方法添加一个请求任务时,线程池会做出如下判断:
    • 2.1如果正在运行的线程数量小于corePoolSize,那么马上创建线程运行这个任务;
    • 2.2如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize,那么将这个任务放入队列;
    • 2.3如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize,那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务;
    • 2.4如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize,那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。
    • 3、当一个线程完成任务时,它会从队列中取下一个任务来执行。
    • 4、当一个线程无事可做超过一定的时间(keepAliveTime)时,线程会判断:
    • 如果当前运行的线程数大于corePoolSize,那么这个线程就被停掉。
    • 所以线程池的所有任务完成后,它最终会收缩到corePoolSize的大小。

    在实际的开发中,线程池用那个一定要合理配置,不然容易造成oom(阿里巴巴开发手册上有详细说明)

    面试题在工作中单一的/固定数的/可变的三种创建线程池的方法哪个用的多?超级大坑

    答:答案是一个都不用,我们工作中只能使用自定义的,(下面是阿里巴巴开发手册)


    import java.util.Arrays;
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.*;
    
    /**
     * 线程池
     * Arrays
     * Collections
     * Executors
     */
    public class MyThreadPoolDemo {
    
        public static void main(String[] args) {
            ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                    2,
                    5,
                    2L,
                    TimeUnit.SECONDS,
                    new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3),
                    Executors.defaultThreadFactory(),
                    //new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
                    //new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
                    //new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
                    new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
            );
            //10个顾客请求
            try {
                for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                    threadPool.execute(() -> {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "	 办理业务");
                    });
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                threadPool.shutdown();
            }
    
        }
    
        private static void threadPool() {
            //List list = new ArrayList();
            //List list = Arrays.asList("a","b");
            //固定数的线程池,一池五线程
    
    //       ExecutorService threadPool =  Executors.newFixedThreadPool(5); //一个银行网点,5个受理业务的窗口
    //       ExecutorService threadPool =  Executors.newSingleThreadExecutor(); //一个银行网点,1个受理业务的窗口
            ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); //一个银行网点,可扩展受理业务的窗口
    
            //10个顾客请求
            try {
                for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                    threadPool.execute(() -> {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "	 办理业务");
                    });
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                threadPool.shutdown();
            }
        }
    }
     

    线程池的拒接策略:

    为什么会出现这个?

    等待队列已经排满了,再也塞不下新任务了同时,线程池中的max线程也达到了,无法继续为新任务服务。这个是时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。

     jdk自带的四种拒接策略

    1. AbortPolicy(默认):直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行。
    2. CallerRunsPolicy:“调用者运行”一种调节机制,该策略既不会抛弃任务,也不会抛出异常,而是将某些任务回退到调用者,从而降低新任务的流量。
    3. DiscardOldestPolicy:抛弃队列中等待最久的任务,然后把当前任务加人队列中尝试再次提交当前任务。
    4. DiscardPolicy:该策略默默地丢弃无法处理的任务,不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失,这是最好的一种策略。

    自定义拒绝策略:实现 RejectedExecutionHandle 接口


    如何自己配置线程池参数

    - CPU密集型(计算密集型):尽可能配置少的线程数量,因为线程开太多也没有处理器执行。取值CPU核数+1个线程。CPU密集的意思是任务需要大量的运算,而没有阻塞,CPU一直在全速运行,CPU密集型只有在真正的多核CPU上通过多线程才可能得到加速,而在单核CPU上总的运算能力一定所以开几个线程都一样
    - I/O密集型:并不是一直在执行任务,所以尽可能多地配置线程,比如CPU核数*2。I/O密集型会产生大量的阻塞。在单线程CPU上运行I/O密集型任务会导致大量的运算能力浪费在等待上,使用多线程可以大大地加速程序地运行,这种加速主要是利用了被浪费的阻塞时间。大厂参考工时:CPU核数/(1-阻塞系数),阻塞系数在0.8到0.9之间

    首先,查看`Runtime.getRuntime(),availableProcessors()`得到可用处理器数量,应该也就是上面说的CPU核数

    创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行

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