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  • 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,corePoolSize 
     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,maximumPoolSize
    18             reject(command);
    19     }

    注意addWork的第二个参数core的作用:core ? corePoolSize : maximumPoolSize
     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,核心池大小,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,任务队列仅存储执行了execute方法的任务。可以选择以下几个阻塞队列:ArrayBlockingQueueLinkedBlockingQueueSynchronousQueuePriorityBlockingQueue

    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shutdownshutdownNow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暂停任务的线程,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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