9.1 Callable 接口

  1. package s02.e09;
  2. import java.util.concurrent.Callable;
  3. class MyThread implements Runnable {
  4. @Override
  5. public void run() {
  6. }
  7. }
  8. class MyThread2 implements Callable<Integer> {
  9. @Override
  10. public Integer call() throws Exception {
  11. return null;
  12. }
  13. }
  14. public class CallableDemo {
  15. }

Callable 接口与 Runnable 接口区别

  1. Callable 接口带返回值,Runnable 接口不带
  2. Callable 接口会抛异常,可以返回错误信息
  3. 接口实现方法不一样 ```java package s02.e09;

import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.FutureTask;

class MyThread implements Callable { @Override public Integer call() throws Exception { System.out.println(“*come in callable”); return 1024; } }

public class CallableDemo { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { // FutureTask (CalLabLe callabLe) FutureTask futureTask = new FutureTask<>(new MyThread()); Thread t1 = new Thread(futureTask, “AA”); t1.start();

  1. int result01 = 100;
  2. int result02 = futureTask.get();
  3. System.out.println("******result: " + (result01 + result02));
  4. }

}

  1. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/390086/1645288682195-4aaff466-2b36-47b6-afbb-ba43f0a3ac0e.png#clientId=uf4e5c8b9-2673-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=paste&height=46&id=u32a947df&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=46&originWidth=230&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=3041&status=done&style=none&taskId=u347fe776-e4a2-47b6-94f6-1f406956bd7&title=&width=230)
  2. <a name="w3ANo"></a>
  3. # 9.2 为什么要用 Callable 接口
  4. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/390086/1645288660102-718b518c-b013-48c6-ac15-2391cb7b3ce1.png#clientId=uf4e5c8b9-2673-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=paste&height=402&id=u9ca3f925&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=402&originWidth=1202&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=48813&status=done&style=none&taskId=u933a6113-33b6-465d-ab96-a7d82439ae5&title=&width=1202)<br />分治思想,可以将耗时的任务单独去处理,最后将结果获取。<br />【注意】
  5. 1. 获得 callable 线程的计算结果代码放在最后,如果没有计算完成就要去强求,会导致堵塞
  6. ```java
  7. package s02.e09;
  8. import java.util.concurrent.Callable;
  9. import java.util.concurrent.ExecutionException;
  10. import java.util.concurrent.FutureTask;
  11. import java.util.concurrent.TimeUnit;
  12. class MyThread implements Callable<Integer> {
  13. @Override
  14. public Integer call() throws Exception {
  15. System.out.println("***********come in callable");
  16. // 暂停一会儿线程
  17. try {
  18. TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
  19. } catch (InterruptedException e) {
  20. e.printStackTrace();
  21. }
  22. return 1024;
  23. }
  24. }
  25. public class CallableDemo {
  26. public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
  27. // 两个线程,一个 main 主线程,一个是 AA futuceTask
  28. // FutureTask (CalLabLe<v> callabLe)
  29. FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyThread());
  30. new Thread(futureTask, "AA").start();
  31. int result02 = futureTask.get(); // 线程阻塞
  32. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "****************");
  33. int result01 = 100;
  34. System.out.println("******result: " + (result01 + result02));
  35. }
  36. }

image.png
第二行等了 2 秒才打印

  1. 通过 while 精确等待 futureTask 计算完结果后再获取,类似自旋锁 ```java package s02.e09;

import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.FutureTask; import java.util.concurrent.TimeUnit;

class MyThread implements Callable { @Override public Integer call() throws Exception { System.out.println(“*come in callable”); // 暂停一会儿线程 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return 1024; } }

public class CallableDemo { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { // 两个线程,一个 main 主线程,一个是 AA futuceTask // FutureTask (CalLabLe callabLe) FutureTask futureTask = new FutureTask<>(new MyThread()); new Thread(futureTask, “AA”).start();

  1. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "****************");
  2. int result01 = 100;
  3. while (!futureTask.isDone()) {
  4. }
  5. int result02 = futureTask.get();
  6. System.out.println("******result: " + (result01 + result02));
  7. }

}

  1. 3. 多个线程抢 futureTask,计算结果只算一次
  2. ```java
  3. package s02.e09;
  4. import java.util.concurrent.Callable;
  5. import java.util.concurrent.ExecutionException;
  6. import java.util.concurrent.FutureTask;
  7. import java.util.concurrent.TimeUnit;
  8. class MyThread implements Callable<Integer> {
  9. @Override
  10. public Integer call() throws Exception {
  11. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ***********come in callable");
  12. // 暂停一会儿线程
  13. try {
  14. TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
  15. } catch (InterruptedException e) {
  16. e.printStackTrace();
  17. }
  18. return 1024;
  19. }
  20. }
  21. public class CallableDemo {
  22. public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
  23. // 两个线程,一个 main 主线程,一个是 AA futuceTask
  24. // FutureTask (CalLabLe<v> callabLe)
  25. FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyThread());
  26. new Thread(futureTask, "AA").start();
  27. new Thread(futureTask, "BB").start();
  28. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "****************");
  29. int result01 = 100;
  30. while (!futureTask.isDone()) {
  31. }
  32. int result02 = futureTask.get();
  33. System.out.println("******result: " + (result01 + result02));
  34. }
  35. }

image.png

9.3 线程池使用及优势

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最大数量超出数量的线程排队等候,等其它线程执行完毕,再从队列中取出任务来执行。
他的主要特点为:线程复用;控制最大并发数;管理线程。
第一: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。
第二:提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
第三:提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制的创建,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的分配,调优和监控

9.4 线程池常用 3 种方式

Java 中的线程池是通过 Executor 框架实现的,该框架中用到了 Executor,Executors,ExecutorService,ThreadPoolExecutor 这几个类。
image.png

  1. Executors.newScheduledThreadPool()
  2. java8 新出——Executors.newWorkStealingPool(int)

java8 新增,使用目前机器上可用的处理器作为它的并行级别

  1. Executors.newFixedThreadPool(int) —— 执行长期的任务,性能好很多
    Executors.newSingleThreadExecutor() —— 一个任务一个任务执行的场景
    Executors.newCachedThreadPool() —— 适用:执行很多短期异步的小程序或者负载较轻的服务器

    9.4.1 newFixedThreadPool

    ```java package s02.e09;

import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;

public class MyThreadPoolDemo { public static void main(String[] args) { ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 一池 5 个处理线程。 try { // 模拟 10 个用户来办理业务,每个用户就是一个来自外部的请求线程 for (int i = 1; i <= 10; i++) { threadPool.execute(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “\t办理业务”); }); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { threadPool.shutdown(); } } }

  1. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/390086/1645371225683-4c1ff8e9-e5b3-49e9-bcb9-b99e4f03e6cc.png#clientId=u82040053-338f-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=paste&height=224&id=u42d87946&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=224&originWidth=198&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=6627&status=done&style=none&taskId=uac3eb808-fb00-4c50-acf6-28b973fe243&title=&width=198)<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/390086/1645371661908-c76afa8d-d074-4d6b-ba01-22406965198f.png#clientId=u82040053-338f-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=paste&height=121&id=u7b2aa325&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=121&originWidth=620&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=20174&status=done&style=none&taskId=ufbba6faa-bd22-4fd0-9258-7f8e0c1ad64&title=&width=620)<br />主要特点如下:
  2. 1. 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。
  3. 1. newFixedThreadPool 创建的线程池 corePoolSize maximumPoolSize 值是相等的,它使用的 LinkedBlockingQueue
  4. <a name="MH104"></a>
  5. ## 9.4.2 newSingleThreadExecutor
  6. ```java
  7. package s02.e09;
  8. import java.util.concurrent.ExecutorService;
  9. import java.util.concurrent.Executors;
  10. public class MyThreadPoolDemo {
  11. public static void main(String[] args) {
  12. ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 一池 1 个处理线程。
  13. try {
  14. // 模拟 10 个用户来办理业务,每个用户就是一个来自外部的请求线程
  15. for (int i = 1; i <= 10; i++) {
  16. threadPool.execute(() -> {
  17. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t办理业务");
  18. });
  19. }
  20. } catch (Exception e) {
  21. e.printStackTrace();
  22. } finally {
  23. threadPool.shutdown();
  24. }
  25. }
  26. }

image.png
image.png
主要特点如下:

  1. 创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序执行。
  2. newSingleThreadExecutor 将 corePoolSize 和 maximumPoolSize 都设置为 1,它使用的 LinkedBlockingQueue

    9.4.3 newCachedThreadPool

    ```java package s02.e09;

import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;

public class MyThreadPoolDemo { public static void main(String[] args) { ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 一池 N 个处理线程。 try { // 模拟 10 个用户来办理业务,每个用户就是一个来自外部的请求线程 for (int i = 1; i <= 10; i++) { threadPool.execute(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “\t办理业务”); }); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { threadPool.shutdown(); } } }

  1. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/390086/1645371458884-8efce448-2c62-4112-be00-5afae923a9b7.png#clientId=u82040053-338f-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=paste&height=223&id=u302edfbb&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=223&originWidth=233&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=7507&status=done&style=none&taskId=u05ab0681-a9a1-47f7-a02e-c5607a6701d&title=&width=233)<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/390086/1645372196652-9e8382fe-399a-4333-9292-d0f04cb3a400.png#clientId=u82040053-338f-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=paste&height=144&id=u3a3bf4d5&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=144&originWidth=564&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=20835&status=done&style=none&taskId=u7c77dcfb-214d-4ead-b32e-c868d83a0d1&title=&width=564)<br />主要特点如下:
  2. 1. 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。
  3. 1. newCachedThreadPool corePoolSize 设置为 0,将 maximumPoolSize 设置为 Integer.MAX_VALUE,使用的 SynchronousQueue,也就是说来了任务就创建线程运行,当线程空闲超过 60 秒,就销毁线程
  4. <a name="dxAn0"></a>
  5. # 9.5 线程池的几个重要参数介绍
  6. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/390086/1645372788355-6fd4be7e-d2a1-4756-97fb-6fdf1d383e9e.png#clientId=u82040053-338f-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=paste&height=543&id=ufbd8663d&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=543&originWidth=723&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=94595&status=done&style=none&taskId=u1a741632-a5e6-4d85-9ac0-0dee0dc940c&title=&width=723)
  7. 1. corePoolSize:线程池中的常驻核心线程数
  8. 1. 在创建了线程池后,当有请求任务来之后,就会安排池中的线程去执行请求任务,近似理解为今日当值线程
  9. 1. 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
  10. 2. maximumPoolSize:线程池能够容纳同时执行的最大线程数,此值必须大于等于 1
  11. 2. keepAliveTime:多余的空闲线程的存活时间。<br />当前线程池数量超过 corePoolSize 时,当空闲时间达到 keepAliveTime 值时,多余空闲线程会被销毁直到只剩下 corePoolSize 个线程为止
  12. 2. unitkeepAliveTime 的单位。
  13. 2. workQueue:任务队列,被提交但尚未被执行的任务。
  14. 2. threadFactory:表示生成线程池中工作线程的线程工厂,用于创建线程一般用默认的即可
  15. 2. handler:拒绝策略,表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数(maximumPoolSize)时如何来拒绝请求执行的 runnable 的策略
  16. ```java
  17. package s02.e09;
  18. import java.util.concurrent.ExecutorService;
  19. import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
  20. import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
  21. import java.util.concurrent.TimeUnit;
  22. public class T1 {
  23. public static void main(String[] args) {
  24. ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
  25. 2, 5, 100L, TimeUnit.SECONDS,
  26. new LinkedBlockingQueue<>(3),// 等候区 Executors.defaultThreadFactory(),
  27. new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
  28. try {
  29. for (int i = 1; i <= 8; i++) { // 模拟 8 个顾客来办理业务,受理窗口 max 只有 5 个
  30. final int tmpI = i;
  31. threadPool.execute(() -> {
  32. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "号窗口," + "服务顾客" + tmpI);
  33. try {
  34. TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
  35. } catch (InterruptedException e) {
  36. e.printStackTrace();
  37. }
  38. });
  39. }
  40. } catch (Exception e) {
  41. e.printStackTrace();
  42. } finally {
  43. threadPool.shutdown();
  44. }
  45. }
  46. }

image.png
image.png

9.6 线程池的底层工作原理

image.pngimage.png

  1. 在创建了线程池后,等待提交过来的任务请求。
  2. 当调用 execute() 方法添加一个请求任务时,线程池会做如下判断:
    1. 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize,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或等于 corePoolSize,那么将这个任务放入队列
    3. 如果这时候队列满了且正在运行的线程数量还小于 maximumPoolSize,那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务
    4. 如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize,那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。
  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。

    9.7 线程池的拒绝策略

    等待队列也已经排满了,再也塞不下新任务了同时,线程池中的 max 线程也达到了,无法继续为新任务服务。这时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。

  5. AbortPolicy(默认):直接抛出 RejectedExecutionException 异常阻止系统正常运行。

  6. CallerRunsPolicy:“调用者运行”一种调节机制,该策略既不会抛弃任务,也不会抛出异常,而是将某些任务回退到调用者,从而降低新任务的流量。
  7. DiscardOldestPolicy:抛弃队列中等待最久的任务,然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务
  8. DiscardPolicy:直接丢弃任务,不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失,这是最好的一种方案。

以上内置拒绝策略均实现了 RejectedExecutionHandler 接口

9.8 工作中创建线程池的方法

问:工作中单一的/固定数的/可变的三种创建线程池的方法,你用那个多?
答:一个都不用,我们生产上只能使用自定义的
问:Executors 中 JDK 已经给你提供了,为什么不用?
image.png

  1. package s02.e09;
  2. import java.util.concurrent.*;
  3. public class MyThreadPoolDemo {
  4. public static void main(String[] args) {
  5. ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
  6. 2,
  7. 5,
  8. 1L,
  9. TimeUnit.SECONDS,
  10. new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
  11. Executors.defaultThreadFactory(),
  12. new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
  13. );
  14. try {
  15. // 模拟 10 个用户来办理业务,每个用户就是一个来自外部的请求线程
  16. for (int i = 1; i <= 8; i++) {
  17. threadPool.execute(() -> {
  18. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t办理业务");
  19. });
  20. }
  21. } catch (Exception e) {
  22. e.printStackTrace();
  23. } finally {
  24. threadPool.shutdown();
  25. }
  26. }
  27. }

image.png
最大只能处理 8 个 用户,最大数为 maximumPoolSize + workQueue

  1. package s02.e09;
  2. import java.util.concurrent.*;
  3. public class MyThreadPoolDemo {
  4. public static void main(String[] args) {
  5. ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
  6. 2,
  7. 5,
  8. 1L,
  9. TimeUnit.SECONDS,
  10. new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
  11. Executors.defaultThreadFactory(),
  12. new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
  13. );
  14. try {
  15. // 模拟 10 个用户来办理业务,每个用户就是一个来自外部的请求线程
  16. for (int i = 1; i <= 9; i++) {
  17. threadPool.execute(() -> {
  18. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t办理业务");
  19. });
  20. }
  21. } catch (Exception e) {
  22. e.printStackTrace();
  23. } finally {
  24. threadPool.shutdown();
  25. }
  26. }
  27. }

image.png

  1. package s02.e09;
  2. import java.util.concurrent.*;
  3. public class MyThreadPoolDemo {
  4. public static void main(String[] args) {
  5. ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
  6. 2,
  7. 5,
  8. 1L,
  9. TimeUnit.SECONDS,
  10. new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
  11. Executors.defaultThreadFactory(),
  12. new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
  13. );
  14. try {
  15. // 模拟 10 个用户来办理业务,每个用户就是一个来自外部的请求线程
  16. for (int i = 1; i <= 10; i++) {
  17. threadPool.execute(() -> {
  18. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t办理业务");
  19. });
  20. }
  21. } catch (Exception e) {
  22. e.printStackTrace();
  23. } finally {
  24. threadPool.shutdown();
  25. }
  26. }
  27. }

image.png

  1. package s02.e09;
  2. import java.util.concurrent.*;
  3. public class MyThreadPoolDemo {
  4. public static void main(String[] args) {
  5. ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
  6. 2,
  7. 5,
  8. 1L,
  9. TimeUnit.SECONDS,
  10. new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
  11. Executors.defaultThreadFactory(),
  12. new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
  13. );
  14. try {
  15. // 模拟 10 个用户来办理业务,每个用户就是一个来自外部的请求线程
  16. for (int i = 1; i <= 10; i++) {
  17. threadPool.execute(() -> {
  18. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t办理业务");
  19. });
  20. }
  21. } catch (Exception e) {
  22. e.printStackTrace();
  23. } finally {
  24. threadPool.shutdown();
  25. }
  26. }
  27. }

image.png

  1. package s02.e09;
  2. import java.util.concurrent.*;
  3. public class MyThreadPoolDemo {
  4. public static void main(String[] args) {
  5. ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
  6. 2,
  7. 5,
  8. 1L,
  9. TimeUnit.SECONDS,
  10. new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
  11. Executors.defaultThreadFactory(),
  12. new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()
  13. );
  14. try {
  15. // 模拟 10 个用户来办理业务,每个用户就是一个来自外部的请求线程
  16. for (int i = 1; i <= 10; i++) {
  17. threadPool.execute(() -> {
  18. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t办理业务");
  19. });
  20. }
  21. } catch (Exception e) {
  22. e.printStackTrace();
  23. } finally {
  24. threadPool.shutdown();
  25. }
  26. }
  27. }

image.png

9.9 线程池配置合理线程数

9.9.1 CPU 密集型

CPU 密集的意思是该任务需要大量的运算,而没有阻塞,CPU 一直全速运行。CPU 密集任务只有在真正的多核 CPU 上才可能得到加速(通过多线程),而在单核CPU上,无论你开几个模拟的多线程该任务都不可能得到加速,因为 CPU 总的运算能力就那些。CPU 密集型任务配置尽可能少的线程数量。
一般公式:CPU 核数 + 1个线程的线程池

9.9.2 IO 密集型

方案一:由于 IO 密集型任务线程并不是一直在执行任务,则应配置尽可能多的线程,如 CPU 核数 * 2
方案二:IO密集型,即该任务需要大量的 IO,即大量的阻塞。在单线程上运行 IO 密集型的任务会导致浪费大量的 CPU 运算能力浪费在等待。所以在 IO 密集型任务中使用多线程可以大大的加速程序运行,即使在单核 CPU 上,这种加速主要就是利用了被浪费掉的阻塞时间。IO 密集型时,大部分线程都阻塞,故需要多配置线程数
参考公式:CPU 核数 / (1 – 阻塞系数)
阻塞系数在 0.8~0.9 之间
比如 8 核 CPU:8 / (1 - 0.9) = 80 个线程数