Java中的线程池

1、使用线程池的好处

a、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摧毁造成的消耗;

b、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;

c、提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制地创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以及进行统一分配、调优和监控。

2、线程池的实现原理

当线程池想提交一个任务之后,线程池的主要处理流程如图:

jdk1.8中ThreadPoolExecutor执行execute()方法的源代码如下:

1 public void execute(Runnable command) { 
2 if (command == null)
3 throw new NullPointerException(); 
4 int c = ctl.get();//原子类型AtomicInteger ctl,获取值 
5 if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {//判断当前工作线程是否小于核心线程数目 
6 if (addWorker(command, true))//是则创建新的工作线程,并将当前任务传递进去处理后返回结果, 
7 return; 
8 c = ctl.get();//如果失败,继续执行下面的代码进行判断 
9 }
10 if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
11 int recheck = ctl.get();
12 if (! isRunning(recheck) && remove(command))
13 reject(command);
14 else if (workerCountOf(recheck) == 0)
15 addWorker(null, false);//加入工作线程
16 }
17 else if (!addWorker(command, false))//创建新的线程,
18 reject(command);
19 }
1 private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) { 
2 retry: 
3 for (;;) { 
4 int c = ctl.get(); 
5 int rs = runStateOf(c); 
6 
7 // Check if queue empty only if necessary. 
8 if (rs >= SHUTDOWN && 
9 ! (rs == SHUTDOWN &&
10 firstTask == null &&
11 ! workQueue.isEmpty()))
12 return false;
13
14 for (;;) {
15 int wc = workerCountOf(c);
16 if (wc >= CAPACITY ||
17 wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
18 return false;
19 if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
20 break retry;
21 c = ctl.get(); // Re-read ctl
22 if (runStateOf(c) != rs)
23 continue retry;
24 // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
25 }
26 }

线程池中的线程执行任务分为两种情况:

a、在execute()方法中创建一个线程时,会让这个线程执行当前任务;

b、在这个线程执行完上述任务后,会反复从BlockingQueue获取任务来执行。

3、线程池的使用

我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。

new ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,

int maximumPoolSize,

long keepAliveTime,

TimeUnit unit,

BlockingQueue<Runnable> workQueue,

ThreadFactory threadFactory,

RejectedExecutionHandler handler);

corePoolSize:线程池的基本大小,当提交一个任务到线程池时,线程池会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程,等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。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:线程池的最大数量,线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了,并且已创建的线程数小于最大线程数,则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是,如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

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。

unit:线程活动保持时间的单位,可选的单位有天,小时,分钟,毫秒,微秒,纳秒。

workQueue:任务队列,用来保存等待执行的任务的阻塞队列。在任务被执行之前存储这些任务,工作队列仅存储执行了execute方法的任务。可以选择以下几个阻塞队列:ArrayBlockingQueue,LinkedBlockingQueue,SynchronousQueue和PriorityBlockingQueue。

threadFactory:用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。

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处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicty,表示无法处理新任务时抛出异常。

4、向线程池提交任务

可以使用两个方法向线程池提交任务,分别是execute()和submit()方法。

execute()方法用于提交不需要返回值的任务,所以无法判断任务是否被线程池执行成功。

submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个future类型的对象,通过这个future对象可以判断任务是否执行成功,并且可以通过future的get()方法来获取返回值,get()方法会阻塞当前线程知道任务完成,而使用get(long timeout, TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回,这时候可能任务还没有执行完。

5、关闭线程池

可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。

原理: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。

区别:shutdownNow先将线程池的状态设置成STOP,然后尝试停止所有正在执行或暂停任务的额线程,并返回等待执行任务的列表;

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。

通常调用shutdown来关闭线程池,如果任务不一定要执行完,则可以调用shutdownNow方法。

建议使用有界队列:能增加系统的稳定性和预警能力。

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