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java线程池

Java标准库提供了java.util.concurrent.ExecutorService接口表示线程池,并提供了几个实现,通过java.util.concurrent.Executors类提供的方法可以创建线程池,例如:

  • FixedThreadPool:线程数固定的线程池;
  • CachedThreadPool:线程数根据任务动态调整的线程池;
  • SingleThreadExecutor:仅单线程执行的线程池。

以上都有其局限性,不够灵活;另外这几种方法内部也是通过java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor方式实现,使用java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor有助于大家明确线程池的运行规则,创建符合自己的业务场景需要的线程池,避免资源耗尽的风险。

线程池参数

corePoolSize:指定了线程池中的线程数量,它的数量决定了添加的任务是开辟新的线程去执行,还是放到workQueue任务队列中去;

maximumPoolSize:指定了线程池中的最大线程数量,这个参数会根据你使用的workQueue任务队列的类型,决定线程池会开辟的最大线程数量;

keepAliveTime:当线程池中空闲线程数量超过corePoolSize时,多余的线程会在多长时间内被销毁;

unit:keepAliveTime的单位

workQueue:任务队列,被添加到线程池中,但尚未被执行的任务;它一般分为直接提交队列、有界任务队列、*任务队列、优先任务队列几种;

任务队列:

直接提交队列:为SynchronousQueue队列,SynchronousQueue是一个特殊的BlockingQueue,它没有容量,一个不存储元素的阻塞队列,每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态。

有界的任务队列:使用ArrayBlockingQueue实现,是一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。

*的任务队列:使用LinkedBlockingQueue实现,一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO (先进先出) 排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。

优先任务队列:通过PriorityBlockingQueue实现,可以自定义规则根据任务的优先级顺序先后执行。

threadFactory:线程工厂,用于创建线程,一般用默认即可;

handler:拒绝策略;当任务太多来不及处理时,如何拒绝任务;

拒绝策略

AbortPolicy策略:该策略会直接抛出异常,阻止系统正常工作;

CallerRunsPolicy策略:如果线程池的线程数量达到上限,该策略会把任务队列中的任务放在调用者线程当中运行;

DiscardOledestPolicy策略:该策略会丢弃任务队列中最老的一个任务,也就是当前任务队列中最先被添加进去的,马上要被执行的那个任务,并尝试再次提交;

DiscardPolicy策略:该策略会默默丢弃无法处理的任务,不予任何处理。当然使用此策略,业务场景中需允许任务的丢失;

以上内置的策略均实现了RejectedExecutionHandler接口,当然你也可以自己扩展RejectedExecutionHandler接口,定义自己的拒绝策略。

线程池的扩展

ThreadPoolExecutor扩展主要是围绕beforeExecute()、afterExecute()和terminated()三个接口实现的,

beforeExecute:线程池中任务运行前执行

afterExecute:线程池中任务运行完毕后执行

terminated:线程池退出后执行

通过这三个接口我们可以监控每个任务的开始和结束时间,或者其他一些功能。下面我们可以通过代码实现一下:

public class ThreadPool {
    private static ExecutorService pool;
    public static void main( String[] args ) throws InterruptedException
    {
        //实现自定义接口
        pool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5),
                new ThreadFactory() {
            public Thread newThread(Runnable r) {
                System.out.println("线程"+r.hashCode()+"创建");
                //线程命名
                Thread th = new Thread(r,"threadPool"+r.hashCode());
                return th;
            }
        }, new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()) {
    
            protected void beforeExecute(Thread t,Runnable r) {
                System.out.println("准备执行:"+ ((ThreadTask)r).getTaskName());
            }
            
            protected void afterExecute(Runnable r,Throwable t) {
                System.out.println("执行完毕:"+((ThreadTask)r).getTaskName());
            }
            
            protected void terminated() {
                System.out.println("线程池退出");
            }
        };
          
        for(int i=0;i<10;i++) {
            pool.execute(new ThreadTask("Task"+i));
        }    
        pool.shutdown();
    }
}

public class ThreadTask implements Runnable{    
    private String taskName;
    public String getTaskName() {
        return taskName;
    }
    public void setTaskName(String taskName) {
        this.taskName = taskName;
    }
    public ThreadTask(String name) {
        this.setTaskName(name);
    }
    public void run() {
        //输出执行线程的名称
        System.out.println("TaskName"+this.getTaskName()+"---ThreadName:"+Thread.currentThread().getName());
    }
}

线程池的参数设置

线程池线程数量的设置没有一个明确的指标,根据实际情况,只要不是设置的偏大和偏小都问题不大,结合下面这个公式即可

/**
  * Nthreads=CPU数量
  * Ucpu=目标CPU的使用率,0<=Ucpu<=1
  * W/C=任务等待时间与任务计算时间的比率
*/
Nthreads = Ncpu*Ucpu*(1+W/C)

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