线程池
1. Callable接口的使用
package com.yuxue.juc.threadPool;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
* 多线程中，第三种获得多线程的方式
* */
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
//FutureTask(Callable<V> callable)
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new myThread());
new Thread(futureTask, "AAA").start();
//new Thread(futureTask, "BBB").start();//复用，直接取值，不要重启两个线程
int a = 100;
int b = 0;
//b = futureTask.get();//要求获得Callable线程的计算结果，如果没有计算完成就要去强求，会导致堵塞，直到计算完成
while (!futureTask.isDone()) {
////当futureTask完成后取值
b = futureTask.get();
}
System.out.println("===Result is:" + (a + b));
}
}
class myThread implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\tget in the callable");
Thread.sleep(5000);
return 1024;
}
}
两者区别：
- Callable：有返回值，抛异常
- Runnable：无返回值，不抛出异常
2. 为什么要使用线程池
-
线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动给这些任务，如果线程数量超过了最大数量，超出数量的线程排队等候，等其他线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行
-
主要特点
线程复用、控制最大并发数、管理线程
- 减少创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销 => 减少内存开销，创建线程占用内存，创建线程需要时间，会延迟处理的请求；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
- 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即执行
- 提高线程的客观理性。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的分配，调优和监控（根据系统承受能力，达到运行的最佳效果） => 避免无限创建线程引起的
OutOfMemoryError【简称OOM】
3. 线程池如何使用？
-
架构说明
Java中的线程池是通过Executor框架实现的，该框架中用到了 ：
Executor,Executors,ExecutorService,ThreadPoolExecutor -
编码实现
实现有五种，
Executors.newScheduledThreadPool()是带时间调度的，java8新推出Executors.newWorkStealingPool(int),使用目前机器上可用的处理器作为他的并行级别重点有三种
-
Executors.newFixedThreadPool(int)执行长期的任务，性能好很多
创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程回在队列中等待newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的是 LinkedBlockingQueue
底层源码：
-
Executors.newSingleThreadExecutor()一个任务一个任务执行的场景
创建一个单线程话的线程池，他只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序执行
newSingleThreadExecutor将corePoolSize和maximumPoolSize都设置为1，使用LinkedBlockingQueue
源码：
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Executors.newCachedThreadPool()执行很多短期异步的小程序或负载较轻的服务器
创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲县城，若无可回收，则新建线程
newCachedThreadPool将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE,使用 的SynchronousQueue,也就是说来了任务就创建线程运行，当县城空闲超过60s，就销毁线程
源码：
我们可以看到底层的代码都是由ThreadPoolExecutor这个类的构造方法创建的，只是传入的参数不同，那么研究一下这个类以及这些参数就很有必要，下节我们将介绍这些参数的使用
-
-
ThreadPoolExecutor
4. 线程池的几个重要参数
核心执行代码为：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
那么我们再点进this方法可以看到其全参数的构造方法为：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)
简单介绍一下：
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corePoolSize: 线程池中常驻核心线程数
- 在创建了线程池后，当有请求任务来之后，就会安排池中的线程去执行请求任务
- 当线程池的线程数达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中
-
maximumPoolSize: 线程池能够容纳同时执行的最大线程数，必须大于等于1
-
keepAliveTime: 多余的空闲线程的存活时间
- 当前线程池数量超过corePoolSize时，档口空闲时间达到keepAliveTime值时，多余空闲线程会被销毁到只剩下corePoolSize个线程为止
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unit: keepAliveTime的单位
-
workQueue: 任务队列，被提交但尚未被执行的任务
任务队列底层是BlockingQueue阻塞队列！不清楚阻塞队列的参考这篇文章：用阻塞队列实现一个生产者消费者模型？
-
threadFactory:表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程一般用默认的即可
-
handler: 拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数(maximumPoolSize)时如 何来拒绝请求执行的runable的策略
5. 线程池的底层工作原理以及过程
如上图所属，其流程为：
-
在创建了线程池之后，等待提交过来的任务请求
-
当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做出如下判断：
2.1 如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；
2.2 如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列；
2.3 如果此时队列满了且运行的线程数小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行此任务；
2.4 如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maxmumPoolSize，那么启动饱和拒绝策略来执行
-
当一个线程完成任务时，他会从队列中取出下一个任务来执行
-
当一个线程无事可做超过一定的时间(keepAliveTime)时，线程池会判断：
如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程会被停掉;所以线程池的所有任务完成后他最大会收 缩到corePoolSize的大小
5. 实际工作中如何设置合理参数
5.1 线程池的拒绝策略
- 什么是线程的拒绝策略
- 等待队列也已经排满了，再也塞不下新任务了，同时线程池中的max线程也达到了，无法继续为新任务服务。这时我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题
- JDK内置的拒绝策略
- AbortPolicy(默认)：如果满了会直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行
- CallerRunsPolicy：”调用者运行“一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者， 从而降低新任务的流量
- DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务
- DiscardPolicy：直接丢弃任务，不予任何处理也不抛异常。如果允许任务丢失，这是最好的一种方案
- 均实现了RejectedExecutionHandler接口
5.2 你在工作中单一的/固定数的/可变的三种创建线程池的方法，用哪个多？
回答：一个都不用，我们生产上只能使用自定义的!!!!
为什么?
线程池不允许使用Executors创建，试试通过ThreadPoolExecutor的方式，规避资源耗尽风险
阿里巴巴规范手册当中提到：
- FixedThreadPool和SingleThreadPool允许请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量请求，导致OOM;
- CachedThreadPool和ScheduledThreadPool允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量线程，导致OOM
5.3 你在工作中时如何使用线程池的，是否自定义过线程池？
上代码：
package com.yuxue.juc.threadPool;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MyThreadPoolDemo {
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
//corePoolSize:常驻核心线程数
2,
//maximumPoolSize:最大的可容纳线程数
5,
//存活时间设置为1s
1L,
TimeUnit.SECONDS,
//这里用LinkedBlockingQueue，且容量为3，意味着等候区最大容量三个任务
new LinkedBlockingQueue<>(3),
//默认的defaultThreadFactory即可
Executors.defaultThreadFactory(),
//丢弃方法使用AbortPolicy()
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
//这里用来做任务的处理执行
for (int i = 0; i < 5; i++) {
threadPoolExecutor.execute(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 办理业务；");
});
}
threadPoolExecutor.shutdown();
}
}
我们运行结果为：
pool-1-thread-2 办理业务；
pool-1-thread-1 办理业务；
pool-1-thread-2 办理业务；
pool-1-thread-1 办理业务；
pool-1-thread-2 办理业务；
//可以看到当我们任务书为5且处理速度非常快时，我们就用核心的corePoolSize就可以满足任务需求
当任务数量变多或者任务变重时：如将我们的任务数量调整为20时，此时运行结果为：
pool-1-thread-1 办理业务；
pool-1-thread-3 办理业务；
pool-1-thread-2 办理业务；
pool-1-thread-3 办理业务；
pool-1-thread-1 办理业务；
pool-1-thread-4 办理业务；
pool-1-thread-1 办理业务；
pool-1-thread-3 办理业务；
pool-1-thread-2 办理业务；
pool-1-thread-5 办理业务；
pool-1-thread-4 办理业务；
pool-1-thread-1 办理业务；
pool-1-thread-3 办理业务；
pool-1-thread-1 办理业务；
pool-1-thread-2 办理业务；
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task com.yuxue.juc.threadPool.MyThreadPoolDemo$$Lambda$1/558638686@6d03e736 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@568db2f2[Running, pool size = 5, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 15]
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2063)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:830)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1379)
at com.yuxue.juc.threadPool.MyThreadPoolDemo.main(MyThreadPoolDemo.java:27)
发生了异常，且任务只执行完了15个，我们可以看到其中active threads = 0, queued tasks = 0也就是说我的阻塞队列已经满了，且没有空闲的线程了，此时再申请任务我就会抛出异常，这是线程池handler参数的拒绝策略，当我们更改策略为ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()时，运行结果当中存在main 办理业务；语句，也就意味着线程池将某些任务回退到了调用者，另外的两个拒绝策略在此就不演示
5.4 合理配置线程池你是如何考虑的?
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CPU密集型：
- CPU密集的意思是该任务需要大量的运算，而没有阻塞，CPU一直全速运行
- CPU密集任务只有在真正多核CPU上才可能得到加速(通过多线程) 而在单核CPU上，无论你开几个模拟的多线程该任务都不可能得到加速，因为CPU总的运算能力就那些
- CPU密集型任务配置尽可能少的线程数量
一般公式:CPU核数+1个线程的线程池
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IO密集型
- 由于IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，则应配置经可能多的线程，如CPU核数 * 2
- IO密集型，即该任务需要大量的IO，即大量的阻塞。在单线程上运行IO密集型的任务会导致浪费大量的 CPU运算能力浪费在等待。
- 所以在IO密集型任务中使用多线程可以大大的加速程序运行，即使在单核CPU上，这种加速主要就是利用 了被浪费掉的阻塞时间。
- IO密集型时，大部分线程都阻塞，故需要多配置线程数:
参考公式:CPU核数/(1-阻塞系数) 阻塞系数在0.8~0.9之间
例如八核CPU:，利用公式，约为：8/(1-0，9)=80个线程