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  • Java线程池

     线程池有四种实现方式:

      

        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

         创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。

         这种类型的线程池特点是:

    • 工作线程的创建数量几乎没有限制(其实也有限制的,数目为Interger. MAX_VALUE), 这样可灵活的往线程池中添加线程。
    • 如果长时间没有往线程池中提交任务,即如果工作线程空闲了指定的时间(默认为1分钟),则该工作线程将自动终止。终止后,如果你又提交了新的任务,则线程池重新创建一个工作线程。
    • 在使用CachedThreadPool时,一定要注意控制任务的数量,否则,由于大量线程同时运行,很有会造成系统瘫痪。
    • package test;
      import java.util.concurrent.ExecutorService;
      import java.util.concurrent.Executors;
      public class ThreadPoolExecutorTest {
       public static void main(String[] args) {
        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
         final int index = i;
         try {
          Thread.sleep(index * 1000);
         } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
         }
         cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
          public void run() {
           System.out.println(index);
          }
         });
        }
       }
      }
    ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);

      创建一个指定工作线程数量的线程池。每当提交一个任务就创建一个工作线程,如果工作线程数量达到线程池初始的最大数,则将提交的任务存入到池队列中。

       FixedThreadPool是一个典型且优秀的线程池,它具有线程池提高程序效率和节省创建线程时所耗的开销的优点。但是,在线程池空闲时,即线程池中没有可运行任务时,它不会释放工作线程,还会占用一定的系统资源。

    package test;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    public class ThreadPoolExecutorTest {
     public static void main(String[] args) {
      ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
      for (int i = 0; i < 10; i++) {
       final int index = i;
       fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
        public void run() {
         try {
          System.out.println(index);
          Thread.sleep(2000);
         } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
         }
        }
       });
      }
     }
    }


    ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    创建一个单线程化的Executor,即只创建唯一的工作者线程来执行任务,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
    如果这个线程异常结束,会有另一个取代它,保证顺序执行。单工作线程最大的特点是可保证顺序地执行各个任务,并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的。
    package test;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    public class ThreadPoolExecutorTest {
     public static void main(String[] args) {
      ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
      for (int i = 0; i < 10; i++) {
       final int index = i;
       singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
        public void run() {
         try {
          System.out.println(index);
          Thread.sleep(2000);
         } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
         }
        }
       });
      }
     }
    }
    
    
    
    
    ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);

         创建一个定长的线程池,而且支持定时的以及周期性的任务执行,支持定时及周期性任务执行。

       

    package test;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    public class ThreadPoolExecutorTest {
     public static void main(String[] args) {
      ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
      scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
       public void run() {
        System.out.println("delay 3 seconds");
       }
      }, 3, TimeUnit.SECONDS);
     }
    }
    

      

     首先看:线程池的构造方法

        public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,

                              int maximumPoolSize,
    long keepAliveTime,
    TimeUnit unit,
    BlockingQueue<Runnable> workQueue)
    ThreadPoolExecutor类可设置的参数主要有:
    • corePoolSize

    在创建了线程池后,默认情况下,线程池中并没有任何线程,而是等待有任务到来才创建线程去执行任务,(除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法,从这2个方法的名字就可以看出,是预创建线程的意思,即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程)。

    默认情况下,在创建了线程池后,线程池中的线程数为0,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。核心线程在allowCoreThreadTimeout被设置为true时会超时退出,默认情况下不会退出。

    • maxPoolSize
    当线程数大于或等于核心线程,且任务队列已满时,线程池会创建新的线程,直到线程数量达到maxPoolSize。如果线程数已等于maxPoolSize,且任务队列已满,则已超出线程池的处理能力,线程池会拒绝处理任务而抛出异常。
    • keepAliveTime

    当线程空闲时间达到keepAliveTime,该线程会退出,直到线程数量等于corePoolSize。如果allowCoreThreadTimeout设置为true,则所有线程均会退出直到线程数量为0。

    • allowCoreThreadTimeout

    是否允许核心线程空闲退出,默认值为false。

    • queueCapacity

    任务队列容量。从maxPoolSize的描述上可以看出,任务队列的容量会影响到线程的变化,因此任务队列的长度也需要恰当的设置。

    还有就是 workQueue:一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务,这个参数的选择也很重要,会对线程池的运行过程产生重大影响,一般来说,这里的阻塞队列有以下几种选择:

    ArrayBlockingQueue;
    LinkedBlockingQueue;
    SynchronousQueue;
    PriorityBlockingQueue 
    ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用较少,一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。
    • threadFactory:线程工厂,主要用来创建线程;
    • handler:表示当拒绝处理任务时的策略,有以下四种取值:
    ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 
    ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:也是丢弃任务,但是不抛出异常。 
    ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:丢弃队列最前面的任务,然后重新尝试执行任务(重复此过程)
    ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy:由调用线程处理该任务 




    线程池按以下行为执行任务

    1. 当线程数小于核心线程数时,创建线程。
    2. 当线程数大于等于核心线程数,且任务队列未满时,将任务放入任务队列。
    3. 当线程数大于等于核心线程数,且任务队列已满
      1. 若线程数小于最大线程数,创建线程
      2. 若线程数等于最大线程数,抛出异常,拒绝任务

    系统负载

    参数的设置跟系统的负载有直接的关系,下面为系统负载的相关参数:

    • tasks                ,每秒需要处理的最大任务数量
    • tasktime          ,处理第个任务所需要的时间
    • responsetime ,系统允许任务最大的响应时间,比如每个任务的响应时间不得超过2秒。

    参数设置

    corePoolSize:

     备注:执行线程的大小是,线程执行的运行的时间相关。假设一个线程运行时0。1秒,则1000个线程,一秒钟可以执行100个线程,

       根据82原则,需要20个线程可以解决每秒1000个线程的执行任务。

        每个任务需要tasktime秒处理,则每个线程每钞可处理1/tasktime个任务。系统每秒有tasks个任务需要处理,则需要的线程数为:tasks/(1/tasktime),即tasks*tasktime个线程数。

     举例:假设系统每秒任务数为100~1000,每个任务耗时0.1秒,则需要100*0.1至1000*0.1,即10~100个线程。那么corePoolSize应该设置为大于10,具体数字最好根据8020原则,

                  即80%情况下系统每秒任务数,若系统80%的情况下第秒任务数小于200,最多时为1000,则corePoolSize可设置为20。

    queueCapacity:

        任务队列的长度要根据核心线程数,以及系统对任务响应时间的要求有关。队列长度可以设置为(corePoolSize/tasktime)*responsetime: (20/0.1)*2=400,即队列长度可设置为400。

        队列长度设置过大,会导致任务响应时间过长,切忌以下写法:

         LinkedBlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue();

          这实际上是将队列长度设置为Integer.MAX_VALUE,将会导致线程数量永远为corePoolSize,再也不会增加,当任务数量陡增时,任务响应时间也将随之陡增。

    maxPoolSize:

         当系统负载达到最大值时,核心线程数已无法按时处理完所有任务,这时就需要增加线程。每秒200个任务需要20个线程,那么当每秒达到1000个任务时,则需要(1000-queueCapacity)*(20/200),即60个线程,可将maxPoolSize设置为60。

    keepAliveTime:

          线程数量只增加不减少也不行。当负载降低时,可减少线程数量,如果一个线程空闲时间达到keepAliveTiime,该线程就退出。默认情况下线程池最少会保持corePoolSize个线程

    allowCoreThreadTimeout:

          默认情况下核心线程不会退出,可通过将该参数设置为true,让核心线程也退出。

          以上关于线程数量的计算并没有考虑CPU的情况。若结合CPU的情况,比如,当线程数量达到50时,CPU达到100%,

          则将maxPoolSize设置为60也不合适,此时若系统负载长时间维持在每秒1000个任务,则超出线程池处理能力,应设法降低每个任务的处理时间(tasktime)。

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