zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 线程池ThreadPoolExecutor类的使用

    1.使用线程池的好处?

    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,如果无限制的创建,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的分配,调优和监控。

    可以先看下线程池的类图:

    2.ThreadPoolExecutor的使用

    线程池的状态:

    A.线程池的创建

    我们可以通过java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。

    new  ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds,runnableTaskQueue, handler);

    创建线程池需要的参数介绍:

    • 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。

    • runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。 可以选择以下几个阻塞队列。

      • ArrayBlockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。
      • LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO (先进先出) 排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。
      • SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。
      • PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列。
    • maximumPoolSize(线程池最大大小):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。

    • 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。

    • RejectedExecutionHandler(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AbortPolicy,表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。

      • AbortPolicy:直接抛出异常。
      • CallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务。
      • DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务。
      • DiscardPolicy:不处理,丢弃掉。
      • 当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。
    • 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。所以如果任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大这个时间,提高线程的利用率。

    • TimeUnit(线程活动保持时间的单位):可选的单位有天(DAYS),小时(HOURS),分钟(MINUTES),毫秒(MILLISECONDS),微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

    B.向线程池提交任务

      提交任务有execute()和submit()两个方法,下面看看他俩的区别:

      ①接收参数不同

      execute()的参数是Runnable,submit()参数可以是Runnable,也可以是Cable。

      ②返回值不同

      execute()没有返回值,submit()有返回值Future。通过Future可以获取各个线程的完成情况,是否有异常,还能试图取消任务的执行。详见》》》》》》》》

      execute()很好理解,下面看个使用submit()获取返回值的例子,假设我有很多更新各种数据的task,我希望如果其中一个task失败,其它的task就不需要执行了。那我就需要catch Future.get抛出的异常,然后终止其它task的执行,代码如下:

     1 public class SubmitTest {
     2     
     3     public static void main(String[] args) {
     4         ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
     5         List<Future<String>> futureList = new ArrayList<>();
     6         // 创建10个任务并执行  
     7         for (int i = 0; i < 10; i++) {
     8             // 使用ExecutorService执行Callable类型的任务,并将结果保存在future变量中
     9             Future<String> future = executorService.submit(new TaskRunn(i));
    10             // 将任务执行结果存储到List中
    11             futureList.add(future);
    12         }
    13         // 正常关闭线程池
    14         executorService.shutdown();
    15         // 遍历任务的结果  
    16         for (Future<String> future : futureList) {
    17             try {
    18                 System.out.println(future.get());
    19             } catch (InterruptedException e) {
    20                 e.printStackTrace();
    21             } catch (ExecutionException e) {
    22                 // 出错了停止所有的线程
    23                 executorService.shutdownNow();
    24                 e.printStackTrace();
    25                 return;
    26             }
    27         }
    28     }
    29 }
    30 
    31 class TaskRunn implements Callable<String>{
    32     
    33     private int id;
    34     public TaskRunn(int id) {
    35         this.id = id;
    36     }
    37 
    38     /**
    39      * 任务的具体过程,一旦任务传给ExecutorService的submit方法,则该方法自动在一个线程上执行
    40      */
    41     @Override
    42     public String call() throws Exception {
    43         System.out.println("call() begin..."+id+"//"+Thread.currentThread().getName());
    44         if (new Random().nextInt(10) > 5) {
    45             throw new TaskException("task err:"+id+"//"+Thread.currentThread().getName());
    46         }
    47         // 模拟业务耗时
    48         for (int i = 0; i < 10; i++) {
    49             Thread.sleep(1000);
    50         }
    51         return "result:"+id+"//" +Thread.currentThread().getName();
    52     }
    53 }
    54 
    55 // 定义自己的异常
    56 class TaskException extends Exception{
    57     public TaskException(String mess) {
    58         super(mess);
    59     }
    60 }

    c.线程池的关闭

    我们可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池,它们的区别详见 http://www.cnblogs.com/shamo89/p/6703563.html

    可以简单的总结为shutdown()是正常结束线程池,已经添加进去正在执行的线程正常执行,没添加的线程不会再添加。shutdownNow()则是强制中断线程池里的线程,但是因为是通过interuppt()来执行的,所以会有局限性,另外该方法会返回未执行的任务。

    所以通常调shutdown来正常关闭线程池,如果任务不一定要执行完,则可以调用shutdownNow。

    3. 线程池的分析

    A.流程分析:线程池的主要工作流程如下图:

    从上图我们可以看出,当提交一个新任务到线程池时,线程池的处理流程如下:

    1. 首先线程池判断基本线程池是否已满?没满,创建一个工作线程来执行任务。满了,则进入下个流程。
    2. 其次线程池判断工作队列是否已满?没满,则将新提交的任务存储在工作队列里。满了,则进入下个流程。
    3. 最后线程池判断整个线程池是否已满?没满,则创建一个新的工作线程来执行任务,满了,则交给饱和策略来处理这个任务。

    B.源码分析

    上面的流程分析让我们很直观的了解了线程池的工作原理,让我们再通过源代码来看看是如何实现的。线程池执行任务的方法如下:

     1 public void execute(Runnable command) {
     2     if (command == null)
     3        throw new NullPointerException();
     4     //如果线程数小于基本线程数,则创建线程并执行当前任务
     5     if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
     6     //如线程数大于等于基本线程数或线程创建失败,则将当前任务放到工作队列中。
     7         if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
     8             if (runState != RUNNING || poolSize == 0)
     9                       ensureQueuedTaskHandled(command);
    10         }
    11     //如果线程池不处于运行中或任务无法放入队列,并且当前线程数量小于最大允许的线程数量,
    12 // 则创建一个线程执行任务。
    13         else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
    14         //抛出RejectedExecutionException异常
    15             reject(command); // is shutdown or saturated
    16     }
    17 }

    C.工作线程

    线程池创建线程时,会将线程封装成工作线程Worker,Worker在执行完任务后,还会无限循环获取工作队列里的任务来执行。我们可以从Worker的run方法里看到这点:

     1 public void run() {
     2      try {
     3            Runnable task = firstTask;
     4            firstTask = null;
     5             while (task != null || (task = getTask()) != null) {
     6                     runTask(task);
     7                     task = null;
     8             }
     9       } finally {
    10              workerDone(this);
    11       }
    12 }

    4. 合理的配置线程池

    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:

    1. 任务的性质:CPU密集型任务,IO密集型任务和混合型任务。
    2. 任务的优先级:高,中和低。
    3. 任务的执行时间:长,中和短。
    4. 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小的线程,如配置Ncpu+1个线程的线程池。

    IO密集型任务则由于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率,如果这两个任务执行时间相差太大,则没必要进行分解。

    我们可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获得当前设备的CPU个数。

    优先级不同的任务可以使用优先级队列PriorityBlockingQueue来处理。它可以让优先级高的任务先得到执行,需要注意的是如果一直有优先级高的任务提交到队列里,那么优先级低的任务可能永远不能执行。

    执行时间不同的任务可以交给不同规模的线程池来处理,或者也可以使用优先级队列,让执行时间短的任务先执行。

    依赖数据库连接池的任务,因为线程提交SQL后需要等待数据库返回结果,如果等待的时间越长CPU空闲时间就越长,那么线程数应该设置越大,这样才能更好的利用CPU。

    建议使用有界队列,有界队列能增加系统的稳定性和预警能力,可以根据需要设大一点,比如几千。

    有一次我们组使用的后台任务线程池的队列和线程池全满了,不断的抛出抛弃任务的异常,通过排查发现是数据库出现了问题,导致执行SQL变得非常缓慢,因为后台任务线程池里的任务全是需要向数据库查询和插入数据的,所以导致线程池里的工作线程全部阻塞住,

    任务积压在线程池里。

    如果当时我们设置成无界队列,线程池的队列就会越来越多,有可能会撑满内存,导致整个系统不可用,而不只是后台任务出现问题。

    当然我们的系统所有的任务是用的单独的服务器部署的,而我们使用不同规模的线程池跑不同类型的任务,但是出现这样问题时也会影响到其他任务。

    5. 线程池的监控

    通过线程池提供的参数进行监控。线程池里有一些属性在监控线程池的时候可以使用

    • taskCount:线程池需要执行的任务数量。
    • completedTaskCount:线程池在运行过程中已完成的任务数量。小于或等于taskCount。
    • largestPoolSize:线程池曾经创建过的最大线程数量。通过这个数据可以知道线程池是否满过。如等于线程池的最大大小,则表示线程池曾经满了。
    • getPoolSize:线程池的线程数量。如果线程池不销毁的话,池里的线程不会自动销毁,所以这个大小只增不+ getActiveCount:获取活动的线程数。

    通过扩展线程池进行监控。通过继承线程池并重写线程池的beforeExecute,afterExecute和terminated方法,我们可以在任务执行前,执行后和线程池关闭前干一些事情。如监控任务的平均执行时间,最大执行时间和最小执行时间等。这几个方法在线程池里是空方法。如:

    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) { }
  • 相关阅读:
    类数据源Visual C++对ODBC数据库资源的访问
    变量对话框MFC 关于控件变量的使用
    S3C2440上LCD驱动(FrameBuffer)实例开发讲解(二)
    设备内存缓冲区和 /proc/iomem
    multiplexed pins
    电脑硬件资源有冲突怎么处理?
    redhat open source university 硬件资源
    深入理解linux系统下proc文件系统内容
    S3C2440上LCD驱动(FrameBuffer)实例开发讲解(一)
    Framebuffer文章收集
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/shamo89/p/6694133.html
Copyright © 2011-2022 走看看