Java并发：线程池的基本原理总结

2023-08-28 15:11:34

一、为何选择线程池，不用时创建线程呢？

池化技术：提前准备一些资源，在需要时可以重复使用这些预先准备的资源。常见的池化技术的使用有：线程池、内存池、数据库连接池、HttpClient 连接池。

线程池作为池化技术的一种实践，本质上也是同样的思想，提前备好资源以备不时之需。因此，线程池相比较任务出现再创建线程具有以下的优点：

降低资源损耗：通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的损耗
提高响应速度：当任务到达时，可以不需要等到线程创建完毕就能立即执行
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

二、当一个任务进入线程池，发生了什么？

如上图所示，一个新任务进入到线程池时，处理流程如下：

判断核心线程池的线程是否都在执行任务，如果不是，则创建一个工作线程来执行此任务
当核心线程池已满时，进入工作队列等待
当工作队列已满，判断线程池是否达到最大线程数，不是，则创建一个工作线程来执行此任务
如果工作队列和线程池都满了，则交给饱和策略来处理这个任务

三、如何使用一个线程池？

线程池的创建

先来看阿里巴巴的Java开发手册，对于线程池的创建规定。

我们在创建线程池的过程中，使用底层的new ThreadPollExecutor，其源码如下

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0) //检查输入参数是否异常
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException(); //检查工作队列、线程工厂、拒绝策略是否空指针
  			//对属性开始赋值
        this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

线程池创建的七大参数：

corePoolSize：线程池的基本大小
runnableTaskQueue：任务队列
ThreadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂来给线程设置有意义的名字
RejectedExecutionHandler：饱和策略，默认情况下是AbortPolicy，JDK1.5提供了一下四种策略
- AbortPolicy：直接抛出异常
- CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务
- DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务
- DiscardPolicy：不处理丢弃
keepAliveTime：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间
TimeUnit：线程活动保持时间的单位

向线程池提交任务

具有executre()和submit()方法

//execute()提交不需要返回值的任务
threadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //TODO 
            }
        });

//submit()提交需要返回值的任务
Callable myCallable = new Callable() {
  @Override
  public String call() throws Exception {
    Thread.sleep(3000);
    return "call方法返回值";
  }
};
Future future = threadPool.submit(myCallable);
String futureRes = future.get();

关闭线程池

//会停止所有正在执行任务的线程
threadPool.shutdownNow();

//只中断没有执行任务的线程
threadPool.shudown();

合理的配置线程池

线程数的配置

目前公司的项目，用简单的HttpServer暴露prometheus的metrics的内容，设置的是fixThreadPool，线程数设置为5，就是根据Ncpu * 2得到的经验值。

CPU密集性应尽量配置最少的线程，如配置Ncpu + 1个线程的线程池；IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，则应配置尽可能多的线程，如Ncpu * 2。

建议使用有界队列

有界队列能增加系统的稳定性和预警能力，可以根据需要设大一点儿，比如几千。

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