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线程池的使用

时间:2021-01-27 13:57:49      阅读:0      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:term   exe   大于   并发   rest   不执行   抛出异常   current   cached   

1、为什么使用线程池

  • 减少了创建和销毁线程的次数,每个工作线程都可以被重复利用,可执行多个任务。

  • 可以根据系统的承受能力,调整线程池中工作线线程的数目,防止消耗过多的内存。

  • web项目应该创建统一的线程池,如静态或者交给容器处理,而不是每回都去 new 一个线程池。

2、Java中的ThreadPoolExecutor类

java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor类是线程池中最核心的一个类。

在ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造方法:

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {

    .....
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
        BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
      .....
}

从上面的代码可以得知,ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService类,并提供了四个构造器,事实上,通过观察每个构造器的源码具体实现,发现前面三个构造器都是调用的第四个构造器进行的初始化工作。

下面解释下一下构造器中各个参数的含义:

  • corePoolSize:线程池大小。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。
  • maximumPoolSize:线程池最大线程数,这个参数也是一个非常重要的参数,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。默认情况下,只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时,keepAliveTime才会起作用,直到线程池中的线程数不大于corePoolSize,即当线程池中的线程数大于corePoolSize时,如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime,则会终止,直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法,在线程池中的线程数不大于corePoolSize时,keepAliveTime参数也会起作用,直到线程池中的线程数为0。
  • unit:参数keepAliveTime的时间单位,有7种取值,在TimeUnit类中有7种静态属性:
TimeUnit.DAYS; //
TimeUnit.HOURS; //小时
TimeUnit.MINUTES; //分钟
TimeUnit.SECONDS; //
TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS; //纳秒
  • workQueue:一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务。
  • 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

ThreadPoolExecutor池子的处理流程如下:  

1)当池子大小小于corePoolSize就新建线程,并处理请求

2)当池子大小等于corePoolSize,把请求放入workQueue中,池子里的空闲线程就去从workQueue中取任务并处理

3)当workQueue放不下新入的任务时,新建线程入池,并处理请求,如果池子大小撑到了maximumPoolSize就用RejectedExecutionHandler来做拒绝处理

4)另外,当池子的线程数大于corePoolSize的时候,多余的线程会等待keepAliveTime长的时间,如果无请求可处理就自行销毁。

创建线程时会优先创建 CorePoolSiz 线程, 当继续增加线程时,先放入Queue中,当 CorePoolSiz 和 Queue 都满的时候,就增加创建新线程,当线程达到MaxPoolSize的时候,就会抛出错误 org.springframework.core.task.TaskRejectedException。

在ThreadPoolExecutor类中有几个非常重要的方法:

execute()、submit()、shutdown()、shutdownNow()

  • execute()方法实际上是Executor中声明的方法,在ThreadPoolExecutor进行了具体的实现,这个方法是ThreadPoolExecutor的核心方法,通过这个方法可以向线程池提交一个任务,交由线程池去执行。
  • submit()方法是在ExecutorService中声明的方法,在AbstractExecutorService就已经有了具体的实现,在ThreadPoolExecutor中并没有对其进行重写,这个方法也是用来向线程池提交任务的,但是它和execute()方法不同,它能够返回任务执行的结果,去看submit()方法的实现,会发现它实际上还是调用的execute()方法,只不过它利用了Future来获取任务执行结果。
  • shutdown()和shutdownNow()是用来关闭线程池的。

3、深入剖析线程池实现原理

3.1 线程池状态

在ThreadPoolExecutor中定义了一个volatile变量,另外定义了几个static final变量表示线程池的各个状态:

volatile int runState; 
static final int RUNNING = 0; static final int SHUTDOWN = 1; static final int STOP = 2; static final int TERMINATED = 3;

runState表示当前线程池的状态,它是一个volatile变量用来保证线程之间的可见性;

下面的几个static final变量表示runState可能的几个取值。

  • 当创建线程池后,初始时,线程池处于RUNNING状态;
  • 如果调用了shutdown()方法,则线程池处于SHUTDOWN状态,此时线程池不能够接受新的任务,它会等待所有任务执行完毕;
  • 如果调用了shutdownNow()方法,则线程池处于STOP状态,此时线程池不能接受新的任务,并且会去尝试终止正在执行的任务;
  • 当线程池处于SHUTDOWN或STOP状态,并且所有工作线程已经销毁,任务缓存队列已经清空或执行结束后,线程池被设置为TERMINATED状态。

3.2 线程池中的线程初始化

默认情况下,创建线程池之后,线程池中是没有线程的,需要提交任务之后才会创建线程。

在实际中如果需要线程池创建之后立即创建线程,可以通过以下两个方法办到:

prestartCoreThread():初始化一个核心线程;
prestartAllCoreThreads():初始化所有核心线程

 3.3 任务缓存队列及排队策略

在前面我们多次提到了任务缓存队列,即workQueue,它用来存放等待执行的任务。

workQueue的类型为BlockingQueue<Runnable>,通常可以取下面三种类型:

  1. ArrayBlockingQueue:基于数组的先进先出队列,此队列创建时必须指定大小;
  2. LinkedBlockingQueue:基于链表的先进先出队列,如果创建时没有指定此队列大小,则默认为Integer.MAX_VALUE;
  3. synchronousQueue:这个队列比较特殊,它不会保存提交的任务,而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。

3.4 任务拒绝策略

当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize,如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略,通常有以下四种策略:

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

3.5 线程池的关闭

ThreadPoolExecutor提供了两个方法,用于线程池的关闭,分别是shutdown()和shutdownNow(),其中:

shutdown():不会立即终止线程池,而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止,但再也不会接受新的任务
shutdownNow():立即终止线程池,并尝试打断正在执行的任务,并且清空任务缓存队列,返回尚未执行的任务

3.6 线程池容量的动态调整

ThreadPoolExecutor提供了动态调整线程池容量大小的方法:setCorePoolSize()和setMaximumPoolSize(),

setCorePoolSize:设置核心池大小
setMaximumPoolSize:设置线程池最大能创建的线程数目大小

4、四种线程池

Java通过Executors提供四种线程池,分别为:

  • newSingleThreadExecutor:创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
  • newFixedThreadPool:创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。
  • newCachedThreadPool:创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程,那么就会回收部分空闲(60秒不执行任务)的线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制,线程池大小完全依赖于操作系统(或者说JVM)能够创建的最大线程大小。
  • newScheduledThreadPool:创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。 

5、例子

线程数是5,执行10个任务,执行完毕之后关闭线程池

//使用isTerminated判断线程是否执行完成
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for(int i=0;i<10;i++){
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        System.out.println("线程名称"+Thread.currentThread().getName());
                        Thread.sleep(1000*3);
                        System.out.println("线程名称"+Thread.currentThread().getName()+"结束");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
        System.out.println("开始关闭线程池,不再接受新任务");
        executorService.shutdown();
        System.out.println("===========");
     //等待所有线程执行完成
        while (!executorService.isTerminated()) {
        }
        System.out.println("线程池关闭完成");
    }
}
}
//使用CountDownLatch判断线程是否执行完成
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
            final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10);
            for(int i=0;i<10;i++){
                executorService.execute(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            System.out.println("线程名称"+Thread.currentThread().getName());
                            Thread.sleep(1000*3);
                            System.out.println("线程名称"+Thread.currentThread().getName()+"结束");
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }finally {
                            //计数器减一
                            countDownLatch.countDown();
                        }
                    }
                });
            }
     
            try {
                //等待所有线程执行结束
                countDownLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("开始关闭线程池");
            executorService.shutdown();
            System.out.println("线程池关闭完成");
        }
    }
    }
//使用Future  得到线程任务返回结果
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
        List<Future<String>> futures = new ArrayList<Future<String>>();
        for(int i=0;i<10;i++){
            //使用future接受处理结果
            Future<String> future = executorService.submit(new Callable<String>() {
                @Override
                public String call() throws Exception {
                    System.out.println("线程名称"+Thread.currentThread().getName());
                    return Thread.currentThread().getName();
                }
            });
            futures.add(future);
        }
        try {
            for(Future<String> future : futures){
               //get方法会阻塞当前线程,直到任务执行完成返回结果
                System.out.println("返回结果====="+future.get());
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //开始关闭线程池
        executorService.shutdown();
        System.out.println("线程池关闭完成");
    }
}
}

 

线程池的使用

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原文地址:https://www.cnblogs.com/ljk-shm-0208/p/14332372.html

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