8.4 线程池

概念

定义:可以看做容纳线程的容器,用于管理线程;

好处:1.减少在创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销;

           2.如不使用线程池,有可能造成系统创建大量线程而导致消耗完系统内存以及”过度切换”;

适用场景:适用于并发运行若干个运行时间不长且互不干扰的函数。

                  1.单个任务处理的时间比较短 ;(不是不能作长时间操作,而是不宜,并且还不能控制线程池中线程的开始、挂起、和中止)

                  2.将需处理的任务的数量大 ;


池化

概念:将资源交给池来管理的这一过程;

特点:1.通常管理昂贵的资源,如连接、线程等;(数据库连接池、线程池)

           2.资源的创建和销毁交给池,调用者不需要关心;

好处:1.资源重复利用,提高响应速度;

           2.资源可管理,可监控;


线程池类结构

类结构

ForkJoinPool:并行计算框架;

ThreadPoolExecutor:Java线程池的实现,Executors提供的几种线程池主要使用该类;

ScheduledThreadPoolExecutor:继承自ThreadPoolExecutor,添加了调度功能;


ThreadPoolExecutor逻辑结构和工作方式

int corePoolSize :线程池基本大小(核心线程池大小);

int maximumPoolSize:线程池最大大小;

long keepAliveTime :保持活动时间;

BlockingQueue workQueue:工作队列;

ThreadFactory threadFactory:线程工厂;

RejectedExecutionHandler handler :驳回回调;

ThreadPoolExecutor

java两种基础线程池:ScheduledThreadPoolExecutor和ThreadPoolExecutor,都实现了ExecutorService接口;

ExecutorService:接口本身和“线程池”并没有直接关系,它的定义更接近“执行器”,而“使用线程管理的方式进行实现”只是其中的一种实现方式;

线程池执行submit()方法或者execute()方法时,几种处理情况如下:

1.当前线程池中运行的线程数量 未达到 corePoolSize的大小,创建新线程执行任务;(无视已创建线程是否空闲)

2.当前线程池中运行的线程数量 已达到 corePoolSize的大小,

        1)将任务加入等待队列,等待某一线程空闲,根据等待规则从队列中取出新任务执行;

        2)无法加入等待队列,创建“非核心线程”直接运行该任务;(这种情况下当前线程池中运行线程数量一定大于corePoolSize)

注:如果1,2均不符合,即该任务无法被“核心线程”直接执行、无法加入等待队列、无法被“非核心线程”执行

       此时,若且未设置RejectedExecutionHandler(驳回)则抛出RejectedExecutionException异常,即线程池拒绝接受这个任务 ;

回收逻辑:当线程池中的线程 超过 设置的corePoolSize的大小,(即核心线程和非核心线程都有)

                  此时,当某个线程处理完任务后,如果等待keepAliveTime时间后仍然没有新的任务分配给它,那么这个线程将会被回收;

                (回收线程对所谓的“核心线程”和“非核心线程”是一视同仁的,直到线程池中线程的数量等于corePoolSize,回收过程才会停止) 

Hook methods

hook methods

ThreadPoolExecutor状态

RUNNING:初始状态,接受新任务并且处理已经在队列中的任务;

SHUTDOWN:不接受新任务,但处理队列中的任务;

STOP:不接受新任务,不处理排队的任务,并中断正在进行的任务;

TIDYING:所有任务已终止,workerCount为零,线程转换到状态TIDYING,这时回调terminate()方法;

TERMINATED:终态,terminated()执行完成;

状态转换

RejectedExecutionHandler

当队列满 且 线程池大小 >= maximumPoolSize时会触发驳回,因为这时线程池已经不能响应新提交的任务,驳回时就会回调这个接口rejectedExecution方法,JDK默认提供了4种驳回策略,默认策略是AbortPolicy:

驳回策略

使用

Executor:使我们无需显示的去管理线程的生命周期,是JDK 5之后启动任务的首选方式;

ExecutorService:继承自Executor,它的目的是为我们管理Thread对象,从而简化并发编程;

1.创建固定大小的线程池(FixedThreadPool)

特点:创建一个可重用固定线程集合的线程池,以共享的无界队列方式来运行这些线程;

固定容量大小的线程池

2.缓存线程池(CachedThreadPool)

特点:1.创建一个缓存区,将初始化的线程缓存起来(60秒未用从缓存中移除),可用就重用,不可用就新建;

           2. 线程池的大小会根据执行的任务数动态分配;

缓存线程池

3.单线程线程池(SingleThreadExecutor)

特点:创建单个线程的线程池,如果当前线程在执行任务时突然中断,则会创建一个新的线程替代它继续执行任务;

   注:和直接创建线程不同,也和newFixedThreadPool(1)不同;

单线程线程池

4.定时线程池(ScheduledThreadPool)

特点:创建一个可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行的线程池;

定时线程池

线程池中使用Callable

Callable和Future一个产生结果,一个拿到结果。

FutureTask实现了两个接口,Runnable和Future,所以它既可以作为Runnable被线程执行,又可以作为Future得到Callable的返回值;

线程池中获取返回值
获取多个返回值

注:excute与submit方法区别

       excute:1.是在Executor接口中定义的;

                      2.只支持传入Runnable;

       submit:1.是在ExecutorService定义的,本质是调用父类的excute;

                      2.支持传入Runnable和Callable(即支持Future,可用于获取返回值);

结论:1.如果提交的任务不需要一个结果的话直接用execute()会提升很多性能;

           2.1:需要结果使用submit(Callable task);                //维护了一个new FutureTask(callable)

           2.2:需要特定结果submit(Runnable task, T result);  //维护了一个new FutureTask(runnable, value)

           2.3:需要空结果submit(Runnable task);                 //维护了一个new FutureTask(runnable, null)

        (2.2特定结果与2.3空结果都是自己设的返回值,与Callable接口无关)


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