线程池

2019-11-12 16:02:52来源：博客园阅读 ()

线程池

一、线程池的工作原理

　　线程池的作用是有效的降低频繁创建销毁线程所带来的额外开销。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这些任务。如果线程数量超过了线程池最大数量，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。

　　它的主要特点为：线程复用、控制最大并发数、管理线程。

　　1）线程复用：每一个thread类都有一个start方法，当调用start方法启动线程时Java虚拟机会调用该类的run方法，而该类的run()方法就是调用了Runnable对象的run方法。我们可以继承重写thread类，在其start方法中添加不断循环调用传递过来的Runnable对象。这就是线程池的实现原理。循环方法中不断获取Runnable是用队列实现的，在获取下一个Runnable之前可以是阻塞的。

二、线程池的组成

　　一般线程池主要分为以下4个组成部分：

　　　　1）线程池管理器：用于创建并管理线程池

　　　　2）工作线程：线程池中的线程

　　　　3）任务接口：每个任务必须实现的接口，用于工作线程调度其运行

　　　　4）任务队列：用于存放待处理的任务，提供一种缓冲机制

　　Java中线程池是通过Executor框架实现的，该框架中用到了Executor、Executors、ExecutorService、ThreadPoolExecutor、Callable和Future、FutureTask这几个类。

　　ThreadPoolExecutor的构造方法如下：

1 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize, long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
2     this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,Executors.defaultThreadFactory(),   defaultHandler);
3 }

　　主要参数：

　　　　1）corePoolSize：指定了线程池中的线程数量；

　　　　2）maximumPoolSize：指定了线程池中的最大线程数量；

　　　　3）keepAliveTime：当前线程池数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程的存活时间，即多次时间内被销毁；

　　　　4）unit：keepAliveTime的单位；

　　　　5）workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务；

　　　　6）threadFactory：线程工厂，用于创建线程，一般用默认的即可；

　　　　7）handler：拒绝策略，当任务太多来不及处理，如何拒绝任务；

三、拒绝策略

　　线程池中的线程已经用完无法继续为新任务服务，同时等待队列也已经排满再也塞不下新任务时，就需要拒绝策略处理这个问题。

　　JDK内置的拒绝策略如下：

　　　　1）AbortPolicy：直接抛出异常，阻止系统正常运行，为默认策略；

　　　　2）CallerRunsPolicy：只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中运行当前被丢弃的任务；

　　　　3）DiscardOldestPolicy：丢弃即将被执行的一个任务，并执行当前任务；

　　　　4）DiscardPolicy：该策略丢弃无法处理的任务，不予任何处理；

　　拒绝策略均实现了RejectedExecutionHandler接口，若以上策略仍无法满足实际需要，可自行扩展此接口。

四、Java线程池工作过程

　　1.线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。

　　2.当调用execute()方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：

　　　　1）如果正在运行的线程数量小于corePoolSize（线程池中的核心线程数），那么马上创建线程运行这个任务。

　　　　2）如果正在运行的线程数量大于等于corePoolSize，那么将这个任务放入任务队列。

　　　　3）如果这时队列满了，而在正在运行的线程数量小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务。

　　　　4）如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于等于maximumPoolSize，那么线程池会抛出异常RejectExecutionException。

　　3.当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。

　　4.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，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到corePoolSize的大小。

五、线程池的执行流程

　　为了避免重复的创建线程，线程池的出现可以让线程进行复用。通俗的讲，当有工作来时，就会向线程池拿一个线程，当工作完成后，并不是直接关闭线程，而是将这个线程归还给线程池供其他任务使用。

　　合理使用线程池能够带来的好处：1）降低资源消耗 2）提高响应速度 3）提高线程的可管理性 4）提高程序的高可用性。

　　那么线程池是如何工作的呢？

　　举例：

　　　　首先，线程池会判断核心线程池里的线程（线程总数为30，则corePoolSize有可能是10）是否都在执行任务。如果没有，比方说当前只有九个线程在工作，则从核心线程池中创建一个新的线程来执行任务。如果当前已经有10个线程在工作了，则进入下一步：

　　　　其次，线程池会判断工作队列是否已经满了，如果工作队列没有满，则将提交的任务存储在工作队列里，如果工作队列已经满了，则进入下一流程：

　　　　最后，线程池判断全部线程是否都在工作，如果没有，即30个线程只有25个在工作，则创建一个新的工作线程来执行任务，如果已经有30个线程在执行任务，没有任何空闲线程，则交给饱和策略来处理这个任务（默认的饱和策略为抛出异常）。

　　从图中可以看出，提交任务后，首先会尝试着交给核心线程池中的线程来执行，但是必定核心线程池中的线程数有限，所以必须要有任务队列来做一个缓存，先将任务放队列中缓存，然后等待线程去执行，最后，由于任务太多，队列也已经满了，这时线程池中剩下的线程就会启动来帮助核心线程池执行任务。如果还是没有办法正常处理新的任务，则线程池只能将新提交的任务交给饱和策略来处理。

六、四种线程池

　　Java里面线程池的顶级接口是Executor，Executor只是一个执行线程的工具，真正的线程池接口是ExecutorService。

1. newCachedThreadPool

　　缓存线程池，线程池的数量不固定，可以根据需求自动地更改数量。对于执行很多短期异步任务的程序而言，这些线程池通常可提高程序性能。调用execute将宠用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有60秒未被使用的线程。因此，长时间保持空闲的线程池不会使用任何资源。

　　ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

2.newFixedThreadPool

　　创建一个可重用固定线程数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。在任意点，在大多数nThreads线程会处于处理任务的活动状态。如果在所有线程处于活动状态时提交附加任务，则在有可用线程之前，附加任务将在队列中等待。如果在关闭前的执行期间由于失败而导致任何线程终止，那么一个新线程将代替它执行后续的任务（如果需要）。在某个线程被显式地关闭之前，池中的线程将一直存在。

　　ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(int nThreads);

3.newScheduledThreadPool：创建固定大小的线程池，它可以延迟或定时的执行任务。

 1  ScheduledExecutorService scheduledThreadPool= Executors.newScheduledThreadPool(3); 
 2      scheduledThreadPool.schedule(newRunnable(){ 
 3          public void run() {
 4              System.out.println("延迟三秒");
 5          }
 6      }, 3, TimeUnit.SECONDS);
 7 scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(newRunnable(){ 
 8          public void run() {
 9              System.out.println("延迟 1 秒后每三秒执行一次");
10          }
11  },1,3,TimeUnit.SECONDS);

4.newSingleThreadPool

　　创建单个线程池，线程池中只有一个线程；这个线程池可以在线程死后（或发生异常时），重新启动一个线程来替代原来的线程继续执行下去。

　　ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadPool();

七、线程池的创建

 1 new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,keepAliveTime,milliseconds,runnableTaskQueue,handler); 
 2 // 创建线程池
 3 ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
 4 while(true) {
 5 　　threadPool.execute(new Runnable() { // 提交多个线程任务，并执行
 6 　　public void run() {
 7 　　　　System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running ..");
 8 　　　　try {
 9 　　　　　　Thread.sleep(3000);
10 　　　　} catch (InterruptedException e) {
11 　　　　　　e.printStackTrace();
12 　　　　}  
13 　　}  });  }