ThreadPool線程池

• 1.線程池的優(yōu)勢
• • 1.1.引言
  • 1.2.為什么要使用線程池
• 2.線程池的使用
• • 2.1.架構(gòu)說明
  • 2.2.線程池的三大方法
  • • 2.2.1.newFixedThreadPool(int)方法
    • 2.2.2.newSingleThreadExector
    • 2.2.3.newCachedThreadPool
• 3.ThreadPoolExecutor底層原理
• 4.線程池7大重要參數(shù)

（相關(guān)免費學(xué)習(xí)推薦：java基礎(chǔ)教程）

1.線程池的優(yōu)勢

1.1.引言

與數(shù)據(jù)庫線程池類似，如果沒有數(shù)據(jù)庫連接池，那么每次對數(shù)據(jù)庫的連接池都要new來獲取連接池。重復(fù)的連接和釋放操作會消費大量的系統(tǒng)資源，我們可以使用數(shù)據(jù)庫連接池，直接去池中取連接池。
同樣，在沒有線程池之前，我們也是通過new Thread.start()來獲取線程，現(xiàn)在我們也不需要new了，這樣就能實現(xiàn)復(fù)用，使得我們系統(tǒng)變得更加高效。

1.2.為什么要使用線程池

例子：

• 10年前單核CPU電腦，假的多線程，像馬戲團(tuán)小丑玩多個球，CPU需要來回切換。
• 現(xiàn)在是多核電腦，多個線程各自跑在獨立的CPU上，不用切換效率高。

線程池的優(yōu)勢：

線程池做的工作只要是控制運行的線程數(shù)量，處理過程中將任務(wù)放入隊列，然后在線程創(chuàng)建后啟動這些任務(wù)，如果線程數(shù)量超過了最大數(shù)量，超出數(shù)量的線程排隊等候，等其他線程執(zhí)行完畢，再從隊列中取出任務(wù)來執(zhí)行。

它的主要特點為：

• 線程復(fù)用
• 控制最大并發(fā)數(shù)
• 管理線程

優(yōu)點：

• 第一：降低資源消耗。通過重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的銷耗。
• 第二：提高響應(yīng)速度。當(dāng)任務(wù)到達(dá)時，任務(wù)可以不需要等待線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行。
• 第三：提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無限制的創(chuàng)建，不僅會銷耗系統(tǒng)資源，還會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一的分配，調(diào)優(yōu)和監(jiān)控。

2.線程池的使用

2.1.架構(gòu)說明

Executor 框架是什么？

Java Doc中是這么描述的

An object that executes submitted Runnable tasks. This interface provides a way of decoupling task submission from the mechanics of how each task will be run, including details of thread use, scheduling, etc. An Executor is normally used instead of explicitly creating threads.

執(zhí)行提交的Runnable任務(wù)的對象。這個接口提供了一種將任務(wù)提交與如何運行每個任務(wù)的機(jī)制，包括線程的詳細(xì)信息使用、調(diào)度等。通常使用Executor而不是顯式地創(chuàng)建線程。

Java中的線程池是通過Executor框架實現(xiàn)的，，該框架中用到了Executor，Executors，ExecutorService，ThreadPoolExecutor這幾個類。而我們常用的接口是ExecutorService子接口，Executors是線程的工具類(類似數(shù)組的工具類Arrays,集合的工具類Collections)。ThreadPoolExecutor是這些類的重點。我們可以通過輔助工具類Executors拿到ThreadPoolExecutor線程池

各個類更加詳細(xì)的介紹如下：

Executor所有線程池的接口,只有一個方法,該接口定義執(zhí)行Runnable任務(wù)的方式
ExecutorService 增加Executor的行為,是Executor實現(xiàn)類的最直接的接口,該接口定義提供對Executor的服務(wù)
Executors 線程池工廠類,提供了一系列工廠方法用于創(chuàng)建線程池,返回的線程池都實現(xiàn)了
ScheduledExecutorService:定時調(diào)度接口。
AbstractExecutorService 執(zhí)行框架抽象類。
ThreadPoolExecutor JDK中線程池的具體實現(xiàn),一般用的各種線程池都是基于這個類實現(xiàn)的

2.2.線程池的三大方法

2.2.1.newFixedThreadPool(int)方法

Exectors.newFixedThreadPool(int) -->執(zhí)行長期任務(wù)性能好，創(chuàng)建一個線程池，一池有N個固定的線程，有固定線程數(shù)的線程

	public?static?void?main(String[]?args)?{
		//一池5個受理線程，類似一個銀行5個受理窗口。不管你現(xiàn)在多少個線程，都只有5個
		ExecutorService?threadPool=Executors.newFixedThreadPool(5);?
		
		try?{
			//模擬有10個顧客過來銀行辦理業(yè)務(wù)，目前池子里面有5個工作人員提供服務(wù)。
			for(int?i=1;i<=10;i++){
				//execute方法里面有一個參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個顧客
				threadPool.execute(()->{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
				});
			}
		}?catch?(Exception?e)?{
			//?TODO:?handle?exception
		}finally{
			threadPool.shutdown();
		}	
	}

可以看到執(zhí)行結(jié)果。池子中有5個線程，相當(dāng)于5個工作人員對外提供服務(wù)，辦理業(yè)務(wù)。圖中1號窗口辦理了兩次業(yè)務(wù)，銀行的受理窗口可以多次被復(fù)用。也不一定是每個人辦理兩次，而是誰辦理的快誰就辦理的多。

當(dāng)我們再線程執(zhí)行的過程中加400ms的延遲，可以看看效果

public?static?void?main(String[]?args)?{
		//一池5個受理線程，類似一個銀行5個受理窗口。不管你現(xiàn)在多少個線程，都只有5個
		ExecutorService?threadPool=Executors.newFixedThreadPool(5);?
		
		try?{
			//模擬有10個顧客過來銀行辦理業(yè)務(wù)，目前池子里面有5個工作人員提供服務(wù)。
			for(int?i=1;i<=10;i++){
				//execute方法里面有一個參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個顧客
				threadPool.execute(()->{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
				});
				try?{
					TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(400);
				}?catch?(Exception?e)?{
					//?TODO:?handle?exception
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}?catch?(Exception?e)?{
			//?TODO:?handle?exception
		}finally{
			threadPool.shutdown();
		}	
	}

此時說明網(wǎng)絡(luò)擁堵的情況下或者辦理業(yè)務(wù)比較慢，則線程池辦理業(yè)務(wù)任務(wù)分配情況比較平均。

2.2.2.newSingleThreadExector

Exectors.newSingleThreadExector()–>一個任務(wù)一個任務(wù)的執(zhí)行，一池一線程

public?static?void?main(String[]?args)?{
	//一池一個工作線程，類似一個銀行有1個受理窗口
	ExecutorService?threadPool=Executors.newSingleThreadExecutor();?	
	try?{
		//模擬有10個顧客過來銀行辦理業(yè)務(wù)
		for(int?i=1;i<=10;i++){
			//execute方法里面有一個參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個顧客
			threadPool.execute(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
			});
		}
	}?catch?(Exception?e)?{
		//?TODO:?handle?exception
	}finally{
		threadPool.shutdown();
	}	}

2.2.3.newCachedThreadPool

Exectors.newCachedThreadPool()–>執(zhí)行很多短期異步任務(wù)，線程池根據(jù)需要創(chuàng)建新線程，但在先前構(gòu)建的線程可用時將重用他們?？蓴U(kuò)容，遇強(qiáng)則強(qiáng)。一池n線程，可擴(kuò)容，可伸縮，cache緩存的意思
那么池的數(shù)量應(yīng)該設(shè)置多少呢，如果銀行只有一個窗口，那么當(dāng)人來得太多了，就忙不過來。如果銀行有很多個窗口，但是人來的少，此時又顯得浪費資源。那么如何該合理安排呢？這就需要用到newCachedThreadPool()方法，可擴(kuò)容，可伸縮

public?static?void?main(String[]?args)?{
		//一池一個工作線程，類似一個銀行有n個受理窗口
		ExecutorService?threadPool=Executors.newCachedThreadPool();?	
		try?{
			//模擬有10個顧客過來銀行辦理業(yè)務(wù)
			for(int?i=1;i<=10;i++){
				//execute方法里面有一個參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個顧客
				threadPool.execute(()->{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
				});
			}
		}?catch?(Exception?e)?{
			//?TODO:?handle?exception
		}finally{
			threadPool.shutdown();
		}	
	}

public?static?void?main(String[]?args)?{
		//一池一個工作線程，類似一個銀行有n個受理窗口
		ExecutorService?threadPool=Executors.newCachedThreadPool();?	
		try?{
			//模擬有10個顧客過來銀行辦理業(yè)務(wù)
			for(int?i=1;i<=10;i++){
				try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}
				//execute方法里面有一個參數(shù)，參數(shù)類型是Runnable,Runnable是函數(shù)式接口，可以用lambda表達(dá)式，并且runnable就是這10個顧客
				threadPool.execute(()->{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t?辦理業(yè)務(wù)");
				});
			}
		}?catch?(Exception?e)?{
			//?TODO:?handle?exception
		}finally{
			threadPool.shutdown();
		}	
	}

3.ThreadPoolExecutor底層原理

newFixedThreadPool底層源代碼

?public?static?ExecutorService?newFixedThreadPool(int?nThreads)?{
????????return?new?ThreadPoolExecutor(nThreads,?nThreads,
??????????????????????????????????????0L,?TimeUnit.MILLISECONDS,
??????????????????????????????????????new?LinkedBlockingQueue<Runnable>());
????}

可以看到，底層的參數(shù)包含LinkedBlockingQueue阻塞隊列。

newSingleThreadExecutor底層源代碼

public?static?ExecutorService?newSingleThreadExecutor()?{
????????return?new?FinalizableDelegatedExecutorService
????????????(new?ThreadPoolExecutor(1,?1,
????????????????????????????????????0L,?TimeUnit.MILLISECONDS,
????????????????????????????????????new?LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
????}

newCachedThreadPool底層源代碼

public?static?ExecutorService?newCachedThreadPool()?{
????????return?new?ThreadPoolExecutor(0,?Integer.MAX_VALUE,
??????????????????????????????????????60L,?TimeUnit.SECONDS,
??????????????????????????????????????new?SynchronousQueue<Runnable>());
????}

SynchronousQueue這個阻塞隊列是單一版阻塞隊列，阻塞隊列的容量為1.

這3個方法其實都共同返回了一個對象，即ThreadPoolExecutor的對象。

4.線程池7大重要參數(shù)

ThreadPoolExecutor的構(gòu)造函數(shù)

public?ThreadPoolExecutor(int?corePoolSize,
??????????????????????????????int?maximumPoolSize,
??????????????????????????????long?keepAliveTime,
??????????????????????????????TimeUnit?unit,
??????????????????????????????BlockingQueue<Runnable>?workQueue,
??????????????????????????????ThreadFactory?threadFactory,
??????????????????????????????RejectedExecutionHandler?handler)?{
????????if?(corePoolSize?<?0?||
????????????maximumPoolSize?<=?0?||
????????????maximumPoolSize?<?corePoolSize?||
????????????keepAliveTime?<?0)
????????????throw?new?IllegalArgumentException();
????????if?(workQueue?==?null?||?threadFactory?==?null?||?handler?==?null)
????????????throw?new?NullPointerException();
????????this.acc?=?System.getSecurityManager()?==?null??
????????????????null?:
????????????????AccessController.getContext();
????????this.corePoolSize?=?corePoolSize;
????????this.maximumPoolSize?=?maximumPoolSize;
????????this.workQueue?=?workQueue;
????????this.keepAliveTime?=?unit.toNanos(keepAliveTime);
????????this.threadFactory?=?threadFactory;
????????this.handler?=?handler;
????}

上面的int corePoolSize,int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit，BlockingQueue workQueue,ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler即我們的七大線程參數(shù)
上面是ThreadPoolExecutor類的構(gòu)造方法，有7大參數(shù)：

1）corePoolSize：線程池中的常駐核心線程數(shù)，簡稱核心數(shù)。
比如說，一個線程池我們可以把它當(dāng)作銀行的網(wǎng)點，銀行只要開門，就必須至少有一個人在值班，這個就叫常駐核心線程數(shù)。比如如果某個銀行周一到周五五個網(wǎng)點全開，那么周一到周五的常駐核心線程數(shù)為5.如果今天業(yè)務(wù)沒有那么頻繁，窗口為1，那么今天的常駐核心線程數(shù)就是1

2）maxImumPoolSize：線程池中能夠容納同時執(zhí)行的最大線程數(shù)，此值必須大于等于1

3）keepAliveTime：多余的空閑線程的存活時間，當(dāng)前池中線程數(shù)量超過corePoolSize時，當(dāng)空閑時間達(dá)到keepAliveTime時，多余線程會被銷毀直到剩下corePoolSize為止
如果線程池中有常駐線程數(shù)，又有最大線程數(shù)，說明平時是用常駐的，工作緊張了，它會擴(kuò)容到最大線程數(shù)，如果業(yè)務(wù)降下來了，我們設(shè)置了多余的空閑線程的存活時間，比如設(shè)置30s,如果30s都沒有多余的請求過來，有些銀行就會關(guān)閉窗口，所以它不僅會擴(kuò)大還會縮小。

4）unit：keepAliveTime的單位
單位：是秒，毫秒，微秒。

5）workQueue：任務(wù)隊列，被提交但尚未被執(zhí)行的任務(wù)
這是一個阻塞隊列，比如說銀行，只有3個受理窗口，而來了4個客戶。這個阻塞隊列就是銀行的候客區(qū)，來了客戶不能讓他走了。窗口數(shù)控制了線程的并發(fā)數(shù)。

6）threadFactory：表示生成線程池中工作線程的線程工廠，用于創(chuàng)建線程，一般默認(rèn)即可
線程都是統(tǒng)一的創(chuàng)建。線程池里面有已經(jīng)new好的線程，這些由線程池工廠生產(chǎn)。

7）handler：拒絕策略，表示當(dāng)前隊列滿了，并且工作線程大于等于線程池的最大線程數(shù)（maximumPoolSize）時如何來拒絕請求執(zhí)行的runnable的策略

比如說今天銀行客流高峰，三個窗口都滿了，候客區(qū)也滿了。我們沒有選擇繼續(xù)拉人，因為不安全我們選擇委婉的拒絕。

在下一節(jié)我們將介紹線程池底層工作原理

相關(guān)學(xué)習(xí)推薦：java基礎(chǔ)

以上是Java講解ThreadPool線程池的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！