Chapter 9 Java中的线程池

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架,几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中,合理使用线程池能够带来3个好处:

(1)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。

(2)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刻执行。

(3)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分配,调优和监控。

9.1 线程池的实现原理

当提交一个新任务到线程池时,线程池的处理流程如下:

(1)线程池判断核心线程池是否已满(线程数量是否小于corePoolSize)。如果核心线程池已满,则创建一个新的线程执行任务;否则进入下个流程。

(2)线程池判断工作队列(BlockingQueue)是否已满。如果工作队列未满,则将新提交的任务存储在工作队列中。否则进入下个流程。

(3)线程池判断线程池是否已满(线程数量是否小于maximumPoolSize)。如果线程池未满,则创建新的线程执行这个任务。如果线程池已满,则交给饱和策略来处理这个任务。

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,会反复从BlockingQueue中获取任务来执行。


9.2 线程池的使用

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

创建一个线程池需要以下几个参数:

(1)corePoolSize:线程池的基本大小。当提交一个任务到线程池时,即使存在空闲的线程,线程池也会创建一个新的线程来执行任务,除非当前线程池的线程数量已经超过corePoolSize。如果调用了prestartAllCoreThreads()方法,线程池会提前创建并启动所有的基本线程。

(2)BlockingQueue<Runnable> workQueue:用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择如下几个阻塞队列:

ArrayBlockingQueue:是一个基于数组的有界阻塞队列。按FIFO对元素进行排序。

(2.1)LinkedBlockingQueue:基于链表的阻塞队列。按FIFO对元素进行排序。吞吐量通常高于(2.2)ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。

(2.3)SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等待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。吞吐量通常高于LinkedBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool()使用了这个队列。

(2.4)PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列。

(3)maximumPoolSize:线程池允许创建的最大线程数量。如果队列已满,并且创建的线程数量小于maximumPoolSize,则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是,如果使用了无界队列,那么这个参数就没有什么意义。

(4)ThreadFactory:用于设置创建线程的工厂。ThreadFactory是一个拥有一个方法的接口:Thread newThread (Runnable r);

(5)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新提交的任务。这个策略默认是AbortPolicy。JDK1.5提供了如下四种策略:

                 AbortPolicy:直接抛出异常。

                CallerRunsPolicy:使用调用者所在的线程来运行任务。

                DiscardOldestPolicy:丢弃掉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来实现RejectedExceptionHandler几口自定义策略。如记录日志或者持久化不能存储的任务。

(6)keepAliveTime(多余线程保持活动的时间):当线程池线程数量大于corePoolSize时,线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。

(7)TimeUnit:线程保持活动时间的单位。


9.2.2 向线程池提交任务

可以使用两个方法向线程池提交任务:execute(Runnable command)和submit(Runnable task)

execute()方法用于提交不需要返回值的任务。

submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个Future<T>类型的对象,并且通过future的get()方法来获取返回值,get()方法会阻塞当前线程知道任务返回。


9.2.3 关闭线程池

可以通过shuntdown()或者shutdownNow()方法来关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程,然后调用interrupt方法来中断线程,所以无法响应中断的任务可能永远无法停止。

shutdown()方法将线程池的状态设为SHUTDOWN状态,可以达到拒绝任何新的任务的效果。但是不会对已经提交了的任务造成影响。

shutdownNow()方法在shutdown()方法的基础上,会尝试中断已经提交了的任务。如果任务忽略中断,那么效果和shutdown()一样。

docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/ExecutorService.html

shutdown
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