Java 线程池

线程池的工作原理

  1. ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,// 核心线程数
  2.                    int maximumPoolSize,//最大线程数
  3.                    long keepAliveTime,//空闲线程存活时间
  4.                    TimeUnit unit,//存活时间单位
  5.                    BlockingQueue<Runnable> workQueue,//阻塞队列
  6.                    RejectedExecutionHandler handler)//拒绝策略

当ThreadPoolExecutor线程池被创建的时候，里边是没有工作线程的，直到有任务进来（执行了execute方法）才开始创建线程去工作，工作原理如下（即execute方法运行原理）： :::info 调用线程池的execute方法的时候如果当前的工作线程数 小于 核心线程数，则创建新的线程执行任务；否则将任务加入阻塞队列。如果队列满了则根据最大线程数去创建额外（核心线程数以外）的工作线程去执行任务；如果工作线程数达到了最大线程数，则根据拒绝策略去执行。存活时间到期的话只是回收核心线程（maximumPoolSize - corePoolSize）以外的线程 :::

  1. // 分3个步骤进行:
  2. // 1. 如果运行的线程少于corePoolSize，请尝试使用给定的命令作为第一个线程启动一个新线程的任务。对addWorker的调用会自动检查runState和workerCount，这样可以防止虚假警报的增加当它不应该的时候，返回false。
  3. // 2. 如果任务可以成功排队，那么我们仍然需要来再次检查我们是否应该添加线程(因为自从上次检查后，现有的已经死了)或者那样自进入此方法后池就关闭了。所以我们重新检查状态，并在必要时回滚队列停止，或启动一个新线程(如果没有线程)。
  4. // 3.如果我们不能将任务放入队列，那么我们尝试添加一个新的线程。如果它失败了，我们知道我们被关闭或饱和了所以拒绝这个任务。
  5. public void execute(Runnable command) {
  6.     if (command == null)
  7.         throw new NullPointerException();
  8.     int c = ctl.get();
  9.     // 第一步
  10.     if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
  11.         if (addWorker(command, true))
  12.             return;
  13.         c = ctl.get();
  14.     }
  15.     // 第二步骤
  16.     if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
  17.         int recheck = ctl.get();
  18.         if (! isRunning(recheck) && remove(command))
  19.             reject(command);
  20.         else if (workerCountOf(recheck) == 0)
  21.             addWorker(null, false);
  22.     }
  23.     // 第三步
  24.     else if (!addWorker(command, false))
  25.         reject(command);
  26. }

五种线程池

  1. ExecutorService threadPool = null;
  2. threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
  3. //有缓冲的线程池，线程数 JVM 控制
  4. threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
  5. //固定大小的线程池
  6. threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
  7. threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
  8. //单线程的线程池，只有一个线程在工作
  9. threadPool = new ThreadPoolExecutor();
  10. //默认线程池，可控制参数比较多  
  12. ThreadPoolExecutor参数：
  13. public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
  14.     .....
  15.     public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
  16.             BlockingQueue<Runnable> workQueue);
  17.     public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
  18.             BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory);
  19.     public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
  20.             BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler);
  21.     public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
  22.         BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
  23.     ...
  24. }

参数含义以及功能：

  • corePoolSize：核心池的大小，这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中；
  • maximumPoolSize：线程池最大线程数，这个参数也是一个非常重要的参数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；
  • keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0；

  • unit：参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性：

    1. TimeUnit.DAYS;               //天
    2. TimeUnit.HOURS;             //小时
    3. TimeUnit.MINUTES;           //分钟
    4. TimeUnit.SECONDS;           //秒
    5. TimeUnit.MILLISECONDS;      //毫秒
    6. TimeUnit.MICROSECONDS;      //微妙
    7. TimeUnit.NANOSECONDS;       //纳秒

    workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，这个参数的选择也很重要，会对线程池的运行过程产生重大影响，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：

    1. ArrayBlockingQueue;
    2. LinkedBlockingQueue;
    3. SynchronousQueue;

    ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用较少，一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。

  • threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程；

  • handler：表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值：
    • ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:（默认）丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
    • 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）
    • ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

      四种拒绝策略

      1. RejectedExecutionHandler rejected = null;
      2. rejected = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();
      3. //默认，队列满了丢任务抛出异常
      4. rejected = new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy();
      5. //队列满了丢任务不抛异常
      6. rejected = new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy();
      7. //将最早进入队列的任务删，之后再尝试加入队列
      8. rejected = new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy();
      9. //如果添加到线程池失败，那么主线程会自己去执行该任务；如果执行程序已关闭（主线程运行结束），则会丢弃该任务
      当然也可以根据应用场景实现 RejectedExecutionHandler 接口，自定义饱和策略，如记录 日志或持久化存储不能处理的任务

      三种阻塞队列

      1. BlockingQueue<Runnable> workQueue = null;
      2. workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(5);
      3. //基于数组的先进先出队列，有界
      4. workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
      5. //基于链表的先进先出队列，无界
      6. workQueue = new SynchronousQueue<>();
      7. //无缓冲的等待队列，无界