Java中的线程池
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,开发过程中合理使用线程池能够带来以下三个好处:
- 降低资源消耗
- 提高响应速度
- 提高线程的可管理性
1. 线程池的实现原理
当我们提交一个新任务到线程池时,线程池的处理流程如下:
其中,任何创建新线程的操作都需要获取全局锁。
ThreadPoolExecutor
采取上述步骤的设计思路,是为了在执行execute()
方法时,尽可能地避免获取全局锁。在ThreadPoolExecutor
完成预热后,几乎所有的execute()
方法都是执行步骤二,而步骤二不需要获取全局锁。
工作线程在完成当前的任务后,会自己到工作队列中循环获取任务来执行:
2. 线程池的使用
2.1 创建线程池
我们通过ThreadPoolExecutor
来创建线程池。
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize // 核心线程池大小
,maximumPoolSize // 线程池大小
,keepAliveTime // 最长存活时间
,milliseconds // 时间单位
,runnableTaskQueue // 工作队列
,handler) // 饱和策略
-
corePoolSize 参数为线程池基本大小,即核心线程池的最大容量。当核心线程池未满时,只要收到新任务都会创建一个新的线程。当核心线程池满且无空闲工作线程时,会将任务存到任务队列中。
-
**maximumPoolSize **参数为线程池最大数量,即线程池允许创建的最大线程数。如果任务队列满了,将会创建新线程来执行任务,直到线程数量达到该最大数量。值得注意的是如果使用了*的任务队列,那么这个参数就没有效果。
-
keepAliveTime 参数为空闲线程存活时间。
-
**TimeUnit **参数为线程活动保持时间的单位。
-
**workQueue **参数为任务队列,它是一个用于保存等待执行的任务的阻塞队列,可以选择以下几个。
队列 底层 是否有界 其他 ArrayBlockingQueue 数组· 有界 FIFO LinkedBlockingQueue 链表 * FIFO SynchronousQueue 不存储元素 有界 每个插入操作都必须等到另一个线程调用移除操作 PriorityBlockingQueue 数组 * 有优先级 -
ThreadFactor参数为线程工厂。可以通过线程工厂为每个创建出来的线程设置更有意义的名字。
-
RejectedExecutionHandler参数为饱和策略。当队列和线程池都满了,我们需要使用饱和策略来处理新任务。一般有以下四种策略。
-
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,丢掉。 - 当然,也可以通过
RejectedExecutionHandler
接口自定义策略,比如记录日志或者持久化存储不能处理的任务。
-
为什么要求用 ThreadPoolExecutor 创建线程池
否则有资源耗尽的风险,Executors
返回的线程池对象弊端如下:
-
FixedThreadPool
和SingleThreadPool
:允许的请求队列长度为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。
2.2 向线程池提交任务
可以用execute()
和submit()
两个方法向线程池提交任务,前者提交不需要返回值的任务,后者提交需要返回值的任务。
2.3 关闭线程池
使用shutdown()
或shutdownNow()
方法来关闭线程池。原理是遍历线程池中的工作线程,逐个调用interrupt()
方法。
shutdownNow()
会将线程池状态设置为STOP
,并尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行任务的列表。而shutdown()
只是将线程池状态设置为SHUTDOWN
状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。
通常调用shutdown()
方法,如果任务不一定要执行完,就调用shutdownNow()
。
3. 合理配置线程池
我们需要通过任务的特性,来分析合理的线程池配置方式:
- 任务的性质:CPU 密集型任务、IO 密集型任务和混合型任务
- CPU 密集型任务配置尽可能少的线程,如配置 CPU 核数+ 1 个线程。
- IO 密集型人物应配置尽可能多的线程,如配置 2 * cpu 核数个线程。
- 混合型任务尽量拆分
- 任务优先级:高、中、低
- 优先级不同的任务可以使用优先级队列
PriorityBlockingQueue
来处理。
- 优先级不同的任务可以使用优先级队列
- 任务执行时间:长、中、短
- 执行时间不同的任务交给不同规模的线程池处理。
- 任务依赖性:是否以来其他系统资源,如数据库资源
- 依赖数据库连接池的任务,因为线程提交 SQL 后需要等待数据库返回结果,等待时间越长则 CPU 空闲时间越长,那么线程数应该设置得越大,才能更好地使用 CPU。