线程池工作原理

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-11-13 04:26 286阅读 0赞

Java线程池主要用于管理线程组及其运行状态，以便Java虚拟机更好的利用CPU资源。Java线程池的工作原理为：JVM先根据用户给定的参数创建一定数量的可运行的线程任务，并将其放入队列中，在线程创建后启动这些任务，如果正在运行的线程数量超过了最大线程数量(用户设置的线程池大小)，则超出数量的线程排队等候，在有任务执行完毕后，线程池调度器会发现有可用的线程，进而再次从队列中取出任务并执行。

线程池的主要作用是线程复用、线程资源管理、控制操作系统的最大并发数，以保证系统高效（通过线程资源复用实现）且安全（通过控制最大线程并发数实现）地运行。

### 线程复用 ###

在Java中，每个Thread类都有一个start方法。在程序调用start方法启动线程时，Java虚拟机会调用该类的run方法。在Thread类的run方法中其实调用了Runnable对象的run方法，吟慈可以继承Thread类，在start方法中不断循环调用传递进来的Runnable对象，程序就会不断执行run方法中的代码。可以将再循环方法中不断获取的Runnable对象放在Queue中，当线程在获取下一个Runnable对象之前是阻塞的，这样既能有效控制正在执行的线程个数，也能保证系统中正在等待执行的其他线程有序执行。

### 线程池的核心组件和核心类 ###

Java线程池主要由以下4个核心组件组成

*  线程池管理器：用户创建并管理线程池
 *  工作线程：线程池中执行具体任务的线程
 *  任务接口：用于定义工作线程的调度和执行策略，只有线程实现了该接口，线程中的任务才能够被线程池调度。
 *  任务队列：存放待处理的任务，新的任务将会不断被加入队列中，执行完成的任务将被从队列中移除。

Java中的线程池是通过Executor框架实现的，在该框架中用到了Executor、Executors、ExecutorService、ThreadPoolExecutor、Callable、Future、FutureTask这几个核心类。其中tahreadPoolExecutor是构建线程的核心方法，方法定义如下

ThreadPoolExecutor构造函数的具体参数如下

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                  int maximumPoolSize,
                                  long keepAliveTime,
                                  TimeUnit unit,
                                  BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                                  ThreadFactory threadFactory,
                                  RejectedExecutionHandler handler) {
            ...
        }

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### 线程池的工作流程 ###

Java线程池的工作流程为：线程池刚被创建时，只是向系统申请一个用于执行线程队列和管理线程池的线程资源。在调用execute()添加一个任务时，线程池会按照以下流程执行任务。

*  如果正在运行的线程数量少于corePoolSize（用户定义的核心线程数），线程池就会立刻创建线程并执行该线程任务
 *  如果正在运行的线程数量大于等于corePoolSize，该任务就将被放入阻塞队列中
 *  在阻塞队列已满且正在运行的线程数量少于maximumPoolSize时，线程池会创建非核心线程立刻执行该线程任务
 *  在阻塞队列已满且正在运行的线程数量大于等于maximumPoolSize时，线程池将拒绝执行该线程任务并抛出RejectException异常
 *  在线程任务执行完毕后，该任务将被从线程池队列中移除，线程池将从队列中取下一个线程任务继续执行
 *  在非核心线程处于空闲状态的时间超过keepAliveTime时间时，正在运行的线程数量超过corePoolSize，该非核心线程将会被认定为空闲线程并停止。因此，在线程池中所有线程任务都执行完毕后，线程池会收缩到corePoolSize大小。

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### 线程池的拒绝策略 ###

若线程池中的核心线程数被用完且阻塞队列已满，则此时线程池的线程资源已耗尽，线程池将没有足够的线程资源执行新的任务。为了保证操作系统的安全，线程池将通过拒绝策略处理新添加的线程任务。jdk内置的拒绝策略有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardOldestPolicy、DiscardPolicy这4种，默认的拒绝策略在ThreadPoolExecutor中作为内部类提供。

1、AbortPolicy 直接抛出异常，组织线程正常运行

2、CallerRunsPolicy  如果被丢弃的线程任务未关闭，则执行该线程任务

3、DiscardOldestPolicy 移除线程队列中最早的一个线程任务，并尝试提交当前任务

4、DiscardPolicy 丢弃当前的线程任务而不做任何处理。

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