线程池

线程池

一、什么是线程池

　　Java中的线程池是运用场景最多的并发框架，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中，合理地使用线程池能够带来3个好处。

　　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，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。但是，要做到合理利用线程池，必须对其实现原理了如指掌。

二、线程池作用

　　线程池是为突然大量爆发的线程设计的，通过有限的几个固定线程为大量的操作服务，减少了创建和销毁线程所需的时间，从而提高效率。

　　如果一个线程的时间非常长，就没必要用线程池了(不是不能作长时间操作，而是不宜。)，况且我们还不能控制线程池中线程的开始、挂起、和中止。

三、线程池的分类

　　线程池顶级类ThreadPoolExecutor最终实现Executor接口，在JUC包下，通过Executors类可以创建不同类型的线程池
　　Java是天生就支持并发的语言，支持并发意味着多线程，线程的频繁创建在高并发及大数据量是非常消耗资源的，因为java提供了线程池。在jdk1.5以前的版本中，线程池的使用是及其简陋的，但是在JDK1.5后，有了很大的改善。JDK1.5之后加入了java.util.concurrent包，java.util.concurrent包的加入给予开发人员开发并发程序以及解决并发问题很大的帮助。

　　Executor框架的最顶层实现是ThreadPoolExecutor类，Executors工厂类中提供的newScheduledThreadPool、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool方法其实也只是ThreadPoolExecutor的构造函数参数不同而已。

　　所有的线程池分类底层调用的都是ThreadPoolExecutor()构造方法：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue)

　　该构造方法中每一个参数含义：

　　　　corePoolSize： 核心池的大小。 当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中

　　　　maximunPoolSize：线程池最大线程数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；

　　　　keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止；

　　　　unit：参数keepAliveTime的时间单位，有七种取值，在TimeUnit类中有七种静态属性；　　　

四、常见4种线程池

1、newCachedThreadPool

　　newCachedThreadPool：可缓存线程池，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就直接使用；如果没有，就创建一个新的线程加入池中，缓存型池通常用于执行一些生存期很短的异步型任务；

package com.zn.threadPoolTest;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class NewCachedThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 无限大小线程池 jvm自动回收
        //构建一个线程池，可以重复利用线程
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
            //创建线程池
            executorService.execute(()->{
                System.out.println("创建线程池"+Thread.currentThread().getName());
            });
        }
    }
}

控制台效果：

　　

总结：

　　线程池为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。

2、newFixedThreadPool

　　newFixedThreadPool：创建一个可重用固定个数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程；

package com.zn.threadPoolTest;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class NewFixedThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        //构建线程池对象
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            //创建线程
            executorService.execute(() -> {
                System.out.println("创建线程：" + Thread.currentThread().getName());
            });
        }
    }
}

控制台效果：

　　

总结：

　　因为线程池大小为3，每个任务输出index后sleep 2秒，所以每两秒打印3个数字。

　　定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

3、newScheduledThreadPool

　　newScheduledThreadPool：创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行

package com.zn.threadPoolTest;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class NewScheduledThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程池
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            scheduledExecutorService.schedule(()->{
                System.out.println("创建线程："+Thread.currentThread().getName());
            },1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
    }
}

控制台效果：

　　

总结：

　　输出结果时，表示延迟3秒执行。

4、newSingleThreadExecutorPool

　　newSingleThreadExecutorPool：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执行；

package com.zn.threadPoolTest;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class NewSingleThreadExecutorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(()->{
                System.out.println("创建线程："+Thread.currentThread().getName());
            });
        }
    }
}

控制台效果：

　　

五、线程池原理剖析

提交一个任务到线程池中，线程池的处理流程如下：

　　1、判断线程池里的核心线程是否都在执行任务，如果不是（核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建）则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务，则进入下个流程。

　　2、线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。

　　3、判断线程池里的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

六、合理配置线程池

要想合理的配置线程池，就必须首先分析任务特性，可以从以下几个角度来进行分析：

　　任务的性质：CPU密集型任务，IO密集型任务和混合型任务。

　　任务的优先级：高，中和低。

　　任务的执行时间：长，中和短。

　　任务的依赖性：是否依赖其他系统资源，如数据库连接。

　　任务性质不同的任务可以用不同规模的线程池分开处理。

　　CPU密集型任务配置尽可能少的线程数量，如配置Ncpu+1个线程的线程池。（不考虑IO）

　　IO密集型任务则由于需要等待IO操作，线程并不是一直在执行任务，则配置尽可能多的线程，如2*Ncpu。混合型的任务，如果可以拆分，则将其拆分成一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务，只要这两个任务执行的时间相差不是太大，那么分解后执行的吞吐率要高于串行执行的吞吐