java线程池复习

在操作系统中,线程是操作系统调度的最小单位,同时线程又是一种受限的系统资源,即线程不可能无限地产生,并且线程的创建和销毁都会有相应的开销。所以就有了线程池的引入,它可以避免因为频繁创建和销毁线程所带来的系统开销。Android中的线程来源于java,主要是通过Executor来派生特定的线程池。

优点:
(1).重用线程池中的线程,避免因为线程的创建和销毁所带来的性能开销。
(2).能有效地控制线程池的最大并发数,避免大量的线程之间因互相抢占系统资源而导致的阻塞现象。
(3).能够对线程进行简单的管理,并提供定时执行以及指定间隔循环执行等功能。

Executor接口的真正实现为ThreadPoolExecutor,通过配置它的参数可以创建各种线程池。在介绍线程池的种类之前,先需要介绍下该类中每个参数的作用。

ThreadPoolExecutor


它有几种构造函数提供我们实例化,看它参数最多的构造方法

//七个参数的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                     int maximumPoolSize,
                     long keepAliveTime,
                     TimeUnit unit,
                     BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                     ThreadFactory threadFactory,
                     RejectedExecutionHandler handler)
  • 1.核心线程 corePoolSize

线程池新建线程时,如果当前线程总数小于核心线程 corePoolSize,则新建核心线程,如果超过corePoolSize,则新建非核心线程。

核心线程默认是一直在存活在线程池中,即使处于闲置状态。

如果指定 ThreadPoolExecutorallowCoreThreadTimeOut 这个属性为 true,那么核心线程如果处于闲置状态的话,超过一定时间(keepAliveTime),就会被销毁掉。

  • 2.线程总数 maximumPoolSize

线程中的最大线程数,等于核心线程加上非核心线程。

  • 3.超时时间 keepAliveTime

非核心线程超时时长,一个非核心线程的闲置时间超过这个线程设置的时长,就会被销毁。同时如果设置allowCoreThreadTimeOut = true,则会作用于核心线程。

  • 4 . 时间单位

keepAliveTime 的时间单位 TimeUnit ,枚举值,有以下几种:

NANOSECONDS : 1微毫秒 = 1微秒 / 1000
MILLISECONDS : 1毫秒 = 1秒 /1000
SECONDS : 秒
MINUTES : 分
HOURS : 小时
DAYS : 天

  • 5 . 队列 BlockingQueue

它是一个接口,代表一个任务队列,维护着等待执行的runnable, 当所有的核心线程创建之后,就会将待执行的任务存入任务队列,如果任务队列满了,则创建非核心线程,根据具体的实现,有不同的使用情形,下面是常用的任务队列实现。

SynchronousQueue 任务队列接受任务时,把任务直接提交给线程处理,如果所有线程都在工作,那就新创建一个线程来处理,所以此种任务队列一般需要设置maximumPoolSizeInteger.MAX_VALUE,以防出现不能新建线程产生错误。

LinkedBlockingQueue 任务队列接受任务时候,如果当前线程数小于核心线程数,则新建核心线程处理任务,如果当前线程数等于核心线程数,则进入队列等待,由于这个任务队列没有最大值限制,则所有超过核心线程都会被添加到队列中,这也就导致了maximumPoolSize 的设定失效,线程总数不会超过corePoolSize

ArrayBlockingQueue 限定任务队列的长度,接受到任务时候,如果没有达到corePoolSize 的值,则新建核心线程执行任务,如果已经达到了,则入队列等待,如果队列已经满了,则新建非核心线程执行任务,如果线程总数达到了maximumPoolSize,则发生错误

DelayQueue 队列内元素必须实现Delayed 接口,这就表示你传进去的任务必须实现Delayed 接口,入队列的元素,首先会先入队列,只有达到了指定的延时时间,才会执行任务

  • 6 . ThreadFactory

创建线程的方式,Executors 有默认的ThreadFactory创建方式,一般没有特别需求可以直接使用它的默认实现方式,提交的任务通过它创建线程

/**
     * The default thread factory.
     */
    private static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
...
        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r,
                                  namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                  0);
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
    }
  • 7 . RejectedExecutionHandler

抛出异常专用,也就是线程池的饱和策略ThreadPoolExecutor 实现了几种常用异常

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:默认的策略,丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常,这种策略需要加try catch,否则程序会直接退出
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:也是丢弃任务,但是不抛出异常,空方法。
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 在调用execute的线程里面执行此策略,会阻塞入口
用户自定义饱和策略(最常用)
实现RejectedExecutionHandler,并自己定义策略模式

关于线程池详细源码分析以及使用过程,可以看这篇文章

常见的四种线程池


Executors默认给我们提供了几种线程池,常用的有四种,都是通过ThreadPoolExecutor 直接或者间接实现的,调用者可以很方便的使用它

  • 1 . CachedThreadPool

创建方法:

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

好处:

1.线程无限制
2.有空闲线程则复用空闲线程,若无空闲线程则新建线程
3.一定程序减少频繁创建/销毁线程,减少系统开销

  • 2 .FixedThreadPool

创建方法:

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

只有核心线程,线程总数是一定的

好处:

1.可控制线程最大并发数(同时执行的线程数)
2.超出的线程会在队列中等待

  • 3 . ScheduledThreadPool

创建方法:

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                   ThreadFactory threadFactory) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
}

好处:

1 . 这个线程池支持定时或者周期性任务

  • 4 . SingleThreadExecutor

创建方法:

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

好处:

1.有且仅有一个工作线程执行任务
2.所有任务按照指定顺序执行,即遵循队列的入队出队规则

关于这几种线程池的原理,可以看这篇文章

Android中线程池的使用


作为一名Android开发者,在平时我们开发中,使用的原生API或者第三方库,都会或多或少使用线程池,下面举出几个我在平时开发中使用到线程池的地方。

  • 1 . EventBus中线程池的使用

熟悉EventBus源码的人都会知道,它里面有三个Poster,不熟悉的看这里,它在EventBus中起到一个线程切换的作用,同时也提供一个线程去执行异步任务。其中它们的默认使用如下

private final static ExecutorService DEFAULT_EXECUTOR_SERVICE = Executors.newCachedThreadPool();

可以看见创建了一个CachedThreadPool,这个线程池都是非核心线程,可以在一定程度上减轻频繁创建线程所带来的线程开销。

  • 2 . Okhttp中线程池的使用

Okhttp中有个分发器Dispatcher,在里面维护了一个executorService,它的创建如下:

public synchronized ExecutorService executorService() {
 if (executorService == null) {
   executorService = new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60, TimeUnit.SECONDS,
       new SynchronousQueue<Runnable>(), Util.threadFactory("OkHttp Dispatcher", false));
 }
 return executorService;
}

它是完全自定义的ThreadPoolExecutor,可以看见它的核心线程为0,非核心线程设置为
Integer.MAX_VALUE 和和EventBus的线程数一样

  • 3 . AsyncTask中线程池的使用

刚学Android的时候,这个AsyncTask 作为异步任务的API 用得还是比较广的,它里面封装了线程池和Handler,在异步任务和UI线程中切换非常方便,看下其线程池的使用

private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
        private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

        public Thread newThread(Runnable r) {
            return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
        }
    };

static {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
                sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
    }

它的核心线程是Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4)), 也就是最少是两个,CPU_COUNT 是CPU的数,总线程总数是CPU_COUNT * 2 + 1,而它的任务队列是new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128),这样它的任务队列的最大长度是128。这样就达到了控制线程的并发数,当线程达到最大核心线程数时候,其它任务就会被放到任务队列中。

还有很多地方也用到了线程池,就不一一举例了。

参考文档


1 . 详解 Java 线程池
2 . Android开发者探索
3 . Android开发者进阶
4 . Java线程池(ThreadPoolExecutor)原理分析与使用
5 . Java线程Executor框架详解与使用

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