【并发编程】- 线程池篇

合理地使用线程池能够带来3个好处:

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。

提高线程的可管理性:线程是稀缺资源,如果无限制地创建,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分配、调优和监控。

实现原理

流程

线程池判断核心线程池是否都在执行任务。如果不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务,则进行下个流程。

线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列列。如果工作队列满了,则进行下个流程。

线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务。

线程池的主要处理流程

【并发编程】- 线程池篇

ThreadPoolExecutor执行execute()方法的示意图

【并发编程】- 线程池篇

使用

实现

线程池中的线程执行任务分两种情况

在execute()方法中创建一个线程时,会让这个线程执行当前任务。

这个线程执行完上图中1的任务后,会反复从BlockingQueue获取任务来执行。

ThreadPoolExecutor的参数说明

corePoolSize(线程池的基本大小):当提交一个任务到线程池时,线程池会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程,等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法,线程池会提前创建并启动所有基本线程。

runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。

ArrayBlockingQueue: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。

LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue(ArrayBlockingQueue内部共用一个锁,LinkedBlockingQueue内部使用两个锁,添加和删除元素不是互斥的)。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。

SynchronousQueue: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,吞吐量通常要高于Linked-BlockingQueue,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。

PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列。

maximumPoolSize(线程池最大数量):线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了,并且已创建的线程数小于最大线程数,则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是,如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

ThreadFactory:用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。

RejectedExecutionHandler(饱和策略):当队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采取一种策略处理提交的新任务。JDK 1.5中Java线程池框架提供了以下4种策略。

AbortPolicy:直接抛出异常。(默认)

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,丢弃掉。

keepAliveTime(线程活动保持时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。所以,如果任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大时间,提高线程的利用率。

TimeUnit(线程活动保持时间的单位):可选的单位有天(DAYS)、小时(HOURS)、分钟(MINUTES)、毫秒(MILLISECONDS)、微秒(MICROSECONDS,千分之一毫秒)和纳秒(NANOSECONDS,千分之一微秒)。

向线程池提交任务

execute():用于提交不需要返回值的任务,所以无法判断任务是否被线程池执行成功。

threadsPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub } });

submit():用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个future类型的对象,通过这个future对象可以判断任务是否执行成功,并且可以通过future的get()方法来获取返回值,get()方法会阻塞当前线程直到任务完成,而使用get(long timeout,TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回,这时候有可能任务没有执行完。

Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask); try { Object s = future.get(); } catch (InterruptedException e) { // 处理中断异常 } catch (ExecutionException e) { // 处理无法执行任务异常 } finally { // 关闭线程池 executor.shutdown(); }

关闭线程池

可以通过调用线程池的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,然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程,所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。

shutdown和shutdownNow区别:

shutdownNow首先将线程池的状态设置成STOP,然后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

shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。

那么怎么合理配置线程池?

CPU密集型任务:配置尽可能小的线程,如配置Ncpu+1个线程的线程池。

IO密集型任务:配置尽可能多的线程,如2*Ncpu。

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