Java笔记之线程池详解

古城微笑少年丶 2023-10-09 15:17 59阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、线程池是什么？
 *  二、为什么要使用线程池？
 *  三、jdk自带的四种线程池
 *   *  1. 线程池参数
     *  2.工作队列
     *  3.拒绝策略
     *  4.四种线程池一些示例
 *  四、自定义线程池

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## 一、线程池是什么？ ##

一种线程使用模式，是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。

## 二、为什么要使用线程池？ ##

(1) 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。  
(2) 提高响应速度。 当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。  
(3) 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。

## 三、jdk自带的四种线程池 ##

1.  **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。
2.  **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。
3.  **newScheduledThreadPool** 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
4.  **newSingleThreadExecutor** 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。

> 简单使用，代码如下（示例）：

public class UseExecutors {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Runnable taskOne = () -> {
        
                ThreadUtils.sleep(1000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":taskOne");
            };
            // ExecutorService pools = Executors.newCachedThreadPool();
            // ExecutorService pools = Executors.newSingleThreadExecutor();
            // ExecutorService pools = Executors.newScheduledThreadPool(10);
            ExecutorService pools = Executors.newFixedThreadPool(10);
            for (int i = 0; i < 40; i++) {
        
                pools.submit(taskOne);
            }
        }
    }

无论是哪一个，都调用`ThreadPoolExecutor`构造方法

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

### 1. 线程池参数 ###

线程池有七个参数，意义如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>corePoolSize</td> 
   <td>指定了线程池里的线程数量，核心线程池大小</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>maximumPoolSize</td> 
   <td>指定了线程池里的最大线程数量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>keepAliveTime</td> 
   <td>当线程池线程数量大于corePoolSize时候，多出来的空闲线程，多长时间会被销毁</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unit</td> 
   <td>时间单位，TimeUnit</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>workQueue</td> 
   <td>任务队列，用于存放提交但是尚未被执行的任务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>threadFactory</td> 
   <td>线程工厂，用于创建线程，线程工厂就是给我们new线程的</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>handler</td> 
   <td>所谓拒绝策略，是指将任务添加到线程池中时，线程池拒绝该任务所采取的相应策略</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2.工作队列 ###

常见的工作队列我们有如下选择，这些都是阻塞队列，阻塞队列的意思是，当队列中没有值的时候，取值操作会阻塞，一直等队列中产生值。

• **ArrayBlockingQueue**：基于数组结构的有界阻塞队列，FIFO。  
• **LinkedBlockingQueue**：基于链表结构的无界阻塞队列，FIFO。

### 3.拒绝策略 ###

线程池提供了四种拒绝策略：  
• AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略；  
• CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务；  
• DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中最靠前的任务，并执行当前任务；  
• DiscardPolicy：直接丢弃任务；

线程池中，有三个重要的参数，决定影响了拒绝策略：

corePoolSize - 核心线程数，也即最小的线程数。
    workQueue - 阻塞队列 。
    maximumPoolSize - 最大线程数

当提交任务数大于 corePoolSize 的时候，会优先将任务放到 workQueue 阻塞队列中。当阻塞队列饱和后，会扩充线程池中线程数，直到达到 maximumPoolSize 最大线程数配置。此时，再多余的任务，则会触发线程池的拒绝策略了。也就是说当提交的任务数大于（workQueue.size() + maximumPoolSize ），就会触发线程池的拒绝策略。

> 线程池执行任务流程如下：

![在这里插入图片描述][7c7a14bf89914ea5b69ea570f0686088.png]

### 4.四种线程池一些示例 ###

1.  **newCachedThreadPool**

> 示例代码

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
     核心线程池大小=0
     最大线程池大小为Integer.MAX_VALUE
     线程过期时间为60s
     使用SynchronousQueue作为工作队列.

所以线程池为0-max个线程,并且会60s过期,实现了可以缓存的线程池。

1.  **newFixedThreadPool**

> 示例代码

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
    核心线程池大小=传入参数
    最大线程池大小为传入参数
    线程过期时间为0ms
    LinkedBlockingQueue作为工作队列.

通过最小与最大线程数量来控制实现定长线程池.

1.  **newScheduledThreadPool**

> 示例代码

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }
    核心线程池大小=传入参数
    最大线程池大小为Integer.MAX_VALUE
    线程过期时间为0ms
    DelayedWorkQueue作为工作队列.

主要是通过DelayedWorkQueue来实现的定时线程。

1.  **newSingleThreadExecutor**

> 示例代码

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
    核心线程池大小=1
    最大线程池大小为1
    线程过期时间为0ms
    LinkedBlockingQueue作为工作队列.

## 四、自定义线程池 ##

这里是针对JDK1.8版本，使用JDK自带的线程池会出现OOM问题，  
![在这里插入图片描述][80e8f3e8650541caad39d75441cbc709.png]  
中小型公司一般很难遇到，在阿里巴巴开发文档上面有明确的标识：  
![在这里插入图片描述][bf20e38e8b424c59986bf2c1a353f65c.png]上边我们已经分析了线程池的几个参数，这几个参数核心线程数、最大线程数、活跃时间和单位根据服务器本身的性能和程序的特性设定。但是线程工厂、决绝策略、阻塞队列又该怎么搞呢？

拒绝策略其实很简单，ExecutorService构造时可以不传递拒绝策略，默认使用异常抛出的方式。

阻塞队列我们搞一个定长的队列就好了，ArrayBlockingQueue<>(DEFAULT\_SIZE)

线程工厂的获取我们可以使用以下的方法：

> 第一种办法，看看原生的怎么搞一个线程工厂：

![在这里插入图片描述][23245b029d124157ac2524867d294561.png]进入看他的源码：

private static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
        
            private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
            private final ThreadGroup group;
            private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
            private final String namePrefix;
    
            DefaultThreadFactory() {
        
                @SuppressWarnings("removal")
                SecurityManager s = System.getSecurityManager();
                group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                                      Thread.currentThread().getThreadGroup();
                namePrefix = "pool-" +
                              poolNumber.getAndIncrement() +
                             "-thread-";
            }
    
            public Thread newThread(Runnable r) {
        
                Thread t = new Thread(group, r,
                                      namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                      0);
                if (t.isDaemon())
                    t.setDaemon(false);
                if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                    t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
                return t;
            }
        }

线程工厂就是创建线程的，这里用到了一种设计模式，叫工厂设计模式。我们可以按照他的方式自己写一个.

public class MyThreadFactory implements ThreadFactory {
        
    
    //    @Override
    //    public Thread newThread(Runnable r) {
        
    //        return new Thread(r);
    //    }
            private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
            private final ThreadGroup group;
            private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
            private final String namePrefix;
            @SuppressWarnings("removal")
            MyThreadFactory(String name) {
        
    //            @SuppressWarnings("removal")
                SecurityManager s = System.getSecurityManager();
                group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                        Thread.currentThread().getThreadGroup();
                namePrefix = name + "-" +
                        poolNumber.getAndIncrement() +
                        "-thread-";
            }
    
            MyThreadFactory(){
        
                this("default");
            }
    
            public Thread newThread(Runnable r) {
        
                // 就是在创建线程
                Thread t = new Thread(group, r,
                        namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                        0);
                if (t.isDaemon())
                    t.setDaemon(false);
                if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                    t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
                return t;
            }
    }

> 第二种：Google guava 工具类 提供的 ThreadFactoryBuilder 。

![在这里插入图片描述][23d4526dce5142e69db1644930da7e6a.png]

ThreadFactory guavaThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("retryClient-pool-").build();

> 第三种：Apache commons-lang3 提供的 BasicThreadFactory。

ThreadFactory basicThreadFactory = new BasicThreadFactory.Builder()
            .namingPattern("basicThreadFactory-").build();

> 因此，定义一下线程池示例：

public class AsyncProcessor {
        
    
        /**
         * 默认最大并发数<br>
         */
        private static final int DEFAULT_MAX_CONCURRENT = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2;
    
        /**
         * 线程池名称格式
         */
        private static final String THREAD_POOL_NAME = "kf1-log-%d";
    
        /**
         * 线程工厂名称
         */
        private static final ThreadFactory FACTORY = new BasicThreadFactory.Builder().namingPattern(THREAD_POOL_NAME)
                .daemon(true).build();
    
        /**
         * 默认队列大小
         */
        private static final int DEFAULT_SIZE = 500;
    
        /**
         * 默认线程存活时间
         */
        private static final long DEFAULT_KEEP_ALIVE = 60L;
    
        /**
         * NewEntryServiceImpl.java:689
         * Executor
         */
        private static ExecutorService executor;
    
        /**
         * 执行队列
         */
        private static BlockingQueue<Runnable> executeQueue = new ArrayBlockingQueue<>(DEFAULT_SIZE);
    
        static {
        
            executor = new ThreadPoolExecutor(
                    DEFAULT_MAX_CONCURRENT,
                    DEFAULT_MAX_CONCURRENT * 4,
                    DEFAULT_KEEP_ALIVE,
                    TimeUnit.SECONDS,
                    executeQueue,
                    FACTORY);
    
        }
    
        /**
         * 此类型无法实例化
         */
        private AsyncProcessor() {
        
        }
        
        public static boolean executeTask(Runnable task) {
        
            try {
        
                executor.execute(task);
            } catch (RejectedExecutionException e) {
        
                System.out.println("Task executing was rejected.");
                return false;
            }
            return true;
        }
    
        /**
         * 提交任务，并可以在稍后获取其执行情况<br>
         * 当提交失败时，会抛出 {@link }
         * @param task
         * @return
         */
        public static <T> Future<T> submitTask(Callable<T> task) {
        
    
            try {
        
                return executor.submit(task);
            } catch (RejectedExecutionException e) {
        
                throw new UnsupportedOperationException("Unable to submit the task, rejected.", e);
            }
        }
    }

[7c7a14bf89914ea5b69ea570f0686088.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/7c7a14bf89914ea5b69ea570f0686088.png
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[bf20e38e8b424c59986bf2c1a353f65c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/bf20e38e8b424c59986bf2c1a353f65c.png
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[23d4526dce5142e69db1644930da7e6a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/23d4526dce5142e69db1644930da7e6a.png