线程池(ThreadPoolExecutor)

线程池(ThreadPoolExecutor)目录

参考:线程池的基本原理,看完就懂了

一、什么是线程池

线程池其实就是一种多线程处理形式,处理过程中可以将任务添加到队列中,然后在创建线程后自动启动这些任务。这里的线程就是 Thread,这里的任务就是实现了Runnable或Callable接口的实例对象;

二、为什么使用线程池

使用线程池最大的原因就是可以根据系统的需求和硬件环境灵活的控制线程的数量,且可以对所有线程进行统一的管理和控制,从而提高系统的运行效率,降低系统运行运行压力;当然了,使用线程池的原因不仅仅只有这些,我们可以从线程池自身的优点上来进一步了解线程池的好处;

三、使用线程池有哪些优势

1:线程和任务分离,提升线程重用性;
2:控制线程并发数量,降低服务器压力,统一管理所有线程;
3:提升系统响应速度,假如创建线程用的时间为T1,执行任务用的时间为T2,销毁线程用的时间为T3,那么使用线程池就免去了T1和T3的时间;

四、线程池的应用场景

◆应用场景介绍
1:网购商品秒杀
2:云盘文件上传和下载
3:12306网上购票系统等
◆总之
只要有并发的地方、任务数量大或小、每个任务执行时间长或短的都可以使用线程池;只不过在使用线程池的时候,注意一下设置合理的线程池大小即可;

五、线程池的部分代码

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, // 核心线程数量
                              int maximumPoolSize, // 最大线程数
                              long keepAliveTime, // 最大空闲时间
                              TimeUnit unit, // 时间单位
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务队列
                              ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂
                              RejectedExecutionHandler handler // 饱和机制处理
                              )  

1)corePoolSize:核心线程数量(就是至少保留的线程数量)
2)maximumPoolSize:最大线程数(达到核心线程数量后,额外可创建的线程数量,这些线程空闲的时候会被处理,例如:回收)
3)keepAliveTime:最大空闲时间(最大存活时),当空闲时间达到这个值的时候,线程池就会回收这些线程
4)unit:时间单位(TimeUnit是枚举)
5)workQueue:任务队列(当核心线程数量达到的时候,再新增的任务会放到这个任务队列中,当任务队列加满之后,会看看是否达到最大线程数量,没有达到,则创建新的线程,可以理解为任务队列就是临时的缓冲区)
6)threadFactory:线程工厂(用来创建线程,可以自定义)
7)handler :饱和机制处理(其实就是一个策略,当 corePoolSize、maximumPoolSize、workQueue 都达到最大值的时候,则会使用该策略,例如丢弃新增的任务等)

六、线程池的工作流程

image.png

原理:

  • 如果此时线程池中的数量小于corePoolSize,即使线程池中的线程都处于空闲状态,也要创建新的线程来处理被添加的任务。
  • 如果此时线程池中的数量等于corePoolSize,但是缓冲队列workQueue未满,那么任务被放入缓冲队列。
  • 如果此时线程池中的数量大于等于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量小于maximumPoolSize,建新的线程来处理被添加的任务。
  • 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量等于maximumPoolSize,那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。
    当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时,如果某线程空闲时间超过keepAliveTime,线程将被终止。这样,线程池可以动态的调整池中的线程数。
  • 总结即:处理任务判断的优先级为 核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize,如果三者都满了,使用handler处理被拒绝的任务。

注意:

  • 当workQueue使用的是无界限队列时,maximumPoolSize参数就变的无意义了,比如new LinkedBlockingQueue(),或者new ArrayBlockingQueue(Integer.MAX_VALUE);
  • 使用SynchronousQueue队列时由于该队列没有容量的特性,所以不会对任务进行排队,如果线程池中没有空闲线程,会立即创建一个新线程来接收这个任务。maximumPoolSize要设置大一点。
  • 核心线程和最大线程数量相等时keepAliveTime无作用.

七、线程池的策略

当线程池任务处理不过来的时候(什么时候认为处理不过来后面描述),可以通过handler指定的策略进行处理,ThreadPoolExecutor提供了四种策略:

  • ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常;也是默认的处理方式。
  • ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy: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

可以通过实现RejectedExecutionHandler接口自定义处理方式。

八、自定义线程池的参数设计分析

下面4个参数的设置只是一般的设计原则,并不是固定的,用户也可以根据实际情况灵活调整!

1:核心线程数(corePoolSize)
核心线程数的设计需要依据任务的处理时间和每秒产生的任务数量来确定例如:执行一个任务需要0.1秒,系统百分之80的时间每秒都会产生100个任务,那么要想在1秒内处理完这100个任务,就需要10个线程此时我们就可以设计核心线程数为10当然实际情况不可能这么平均所以我们一般按照8020原则设计即可,既按照百分之80的情况设计核心线程数剩下的百分之20可以利用最大线程数处理;

2:任务队列长度(workQueue)
任务队列长度一般设计为:核心线程数/单个任务执行时间*2即可;例如上面的场景中;核心线程数设计为10,单个任务执行时间为0.1秒,则队列长度可以设计为200;

3:最大线程数(maximumPoolSize)
最大线程数的设计除了需要参照核心线程数的条件外;,还需要参照系统每秒产生的最大任务数决定:例如:上述环境中,如果系统每秒最大产生的任务是1000个,那么,最大线程数=(最大任务数-任务队列长度)x单个任务执行时间;既:最大线程数=(1000-200)x0.1=80个;

4:最大空闲时间(keepAliveTime)
这个参数的设计完全参考系统运行环境和硬件压力设定,没有固定的参考值,用户可以根据经验和系统产生任务的时间间隔合理设置一个值即可;

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