Java线程池_飞道的博客

Java线程池

2020-09-28 18:16 449人阅读评论(0)

一.简介

线程池（Thread Pool）是一种基于池化思想的管理线程的工具，经常出现在多线程服务器中，如MySQL。

线程过多会带来额外的开销，其中包括创建销毁线程的开销、调度线程的开销等等，同时也降低了计算机整体性能。线程池维护多个线程，等待监督管理者分配可并发执行的任务。这种做法，一方面避免处理任务时创建销毁线程开销的代价，另一方面避免了线程数量膨胀导致的过分调度问题，保证了对内核的充分利用。

优势

降低资源消耗：通过池化技术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：任务到达时，无需等待线程创建即可立即执行。
提高线程的可管理性：线程是稀缺资源，如果无限制创建，不仅会消耗系统资源，还会因为线程的不合理分布导致资源调度失衡，降低系统的稳定性。使用线程池可以进行统一的分配、调优和监控。
提供更多更强大的功能：线程池具备可拓展性，允许开发人员向其中增加更多的功能。比如延时定时线程池ScheduledThreadPoolExecutor，就允许任务延期执行或定期执行。

不足

很多业务依赖同一个线程池，当其中一个业务因为各种不可控的原因消耗了所有的线程，导致线程池全部占满。解决方法进行业务划分，多线程池。

二.原理

线程池解决的核心问题是资源管理问题，运用“池化”思想解决这个问题，最大化收益并最小化风险，而将资源统一在一起管理的一种思想。

三.示例

3.1 分类（jdk1.8）

newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则创建新线程。
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照(FIFO, LIFO, 优先级)执行。
newWorkStealingPool 并行线程池，parallelism参数传入一个线程并发的数量，这里和之前就有很明显区别，前面4种线程池都有核心线程数、最大线程数等等，而这就使用了一个并发线程数解决问题，这个线程池不会保证任务的顺序执行，也就是 WorkStealing 的意思，抢占式的工作。

3.2 工厂类

线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。

public class ThreadPool {
   
    public static ThreadFactory threadFactory(String threadName,Boolean isDaemon){
   
        ThreadFactory result = new ThreadFactory(){
   
            AtomicInteger num = new AtomicInteger(0);
            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
   
                Thread t = new Thread(r);
                t.setDaemon(isDaemon);
                t.setName(threadName+num.incrementAndGet());
                return t;
            }
        };
        return result;
    }
    /**
     *  corePoolSize : corePoolSize线程池中要保持的数量，即时它们是空闲的除非设置allowCoreThreadTimeOut属性为true
     *  maximumPoolSize:最大允许在池中最大线程数
     *  keepAliveTime：当线程的数量大于核心时，这是空闲线程在终止之前等待新任务的最大时间。（超过核心的线程数的线程如果长时间获得不到新任务就会终止掉）
     *  unit : keepAliveTime的单位 如TimeUnit.SECONDS 代表秒
     *  workQueue：工作队列（实现BlockingQueue接口的阻塞队列）用于在执行任务之前保存任务的队列。此队列只保留execute方法提交的Runnable任务。常使用的阻塞队列LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue、ArrayBlockingQueue。使用SynchronousQueue队列表示，没有缓存队列在存储多余的线程。
     *  threadFactory：创建线程时工厂
     *  handler: 处理程序在执行被阻塞时使用的处理程序，因为达到线程边界和队列容量
     *  handler有以下四种策略：
     *
     *  ThreadPoolExecutor.AbortPolicy():丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 （ThreadPoolExecutor默认）
     *  ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()：由调用线程处理该任务 。
     *  ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()：也是丢弃任务，但是不抛出异常。 
     *  ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
     *
     * @param threadNum corePoolSize
     * @param threadName  maximumPoolSize
     * @param isDaemon
     * @return
     */
    public  static ThreadPoolExecutor newCachedThreadPool(int threadNum,String threadName,Boolean isDaemon){
   
        ThreadPoolExecutor threadPool =  new ThreadPoolExecutor(threadNum,threadNum,120L, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10 * threadNum), threadFactory(threadName, isDaemon));
        //核心线程在规定时间内会被回收
        threadPool.allowCoreThreadTimeOut(true);
        return threadPool;
    }
    public  static ThreadPoolExecutor newFixedThreadPool(int threadNum,String threadName,Boolean isDaemon){
   
        return new ThreadPoolExecutor(threadNum, threadNum,
                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                threadFactory(threadName, isDaemon));
    }
    public static ScheduledThreadPoolExecutor getDefaultScheduler(){
   
        ScheduledThreadPoolExecutor scheduler = new ScheduledThreadPoolExecutor(20,threadFactory("BDP-Default-Scheduler-Thread-", false));
        scheduler.setMaximumPoolSize(20);
        scheduler.setKeepAliveTime(5,TimeUnit.MINUTES);
        return scheduler;
    }
}

newCachedThreadPool

创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   
    ExecutorService pool = ThreadPool.newCachedThreadPool(2,"TestNewCachedThreadPoolPool-",false);
    // 创建线程
    Thread t1 = new MyThread();
    Thread t2 = new MyThread();
    Thread t3 = new MyThread();
    Thread t4 = new MyThread();
    Thread t5 = new MyThread();
    // 将线程放入池中进行执行
    pool.execute(t1);

    pool.execute(t2);
    /**
     * 设置超过keepAliveTime时间就会回收空闲线程
     */
    Thread.sleep(1000);
    pool.execute(t3);
    pool.execute(t4);
    pool.execute(t5);
    // 关闭线程池
    pool.shutdown();
}
class MyThread extends Thread {
   
    @Override
    public void run() {
   
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。。。");
    }
}

newFixedThreadPool

创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池最大大小，线程池大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池就会补充一个新的线程。

public class TestNewFixedThreadPool {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        ExecutorService pool = ThreadPool.newFixedThreadPool(5,"TestNewFixedThreadPool-",false);
        // 创建线程
        Thread t1 = new MyThread();
        Thread t2 = new MyThread();
        Thread t3 = new MyThread();
        Thread t4 = new MyThread();
        Thread t5 = new MyThread();
        // 将线程放入池中进行执行
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
    }
}
class MyThread extends Thread {
   
    @Override
    public void run() {
   
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。。。");
    }
}

线程池容量5

TestNewFixedThreadPool-1正在执行。。。
TestNewFixedThreadPool-5正在执行。。。
TestNewFixedThreadPool-3正在执行。。。
TestNewFixedThreadPool-4正在执行。。。
TestNewFixedThreadPool-2正在执行。。。

线程池容量2

TestNewFixedThreadPool-1正在执行。。。
TestNewFixedThreadPool-2正在执行。。。
TestNewFixedThreadPool-1正在执行。。。
TestNewFixedThreadPool-2正在执行。。。
TestNewFixedThreadPool-1正在执行。。。

newSingleThreadExecutor

创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

pool-1-thread-1正在执行。。。  
pool-1-thread-1正在执行。。。  
pool-1-thread-1正在执行。。。  
pool-1-thread-1正在执行。。。  
pool-1-thread-1正在执行。。。

newScheduledThreadPool

public static void main(String[] args) {
   
        ScheduledThreadPoolExecutor exec = ThreadPool.getDefaultScheduler();
        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
   
            //每隔一段时间就触发异常
            @Override
            public void run() {
   
                //throw new RuntimeException();
                System.out.println("================");
            }
        }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        //每隔一段时间打印系统时间，证明两者是互不影响的
        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
   
            @Override
            public void run() {
   
                System.out.println(System.nanoTime());
            }
        }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
}