Java线程池入门扫盲

线程池的实现原理

线程池执行任务的主要流程

主要处理流程：

（1）判断核心线程池是否已满，如果还没满则创建线程执行任务，否则进入下一步

（2）判断工作队列是否已满，如果没满则将该任务放入工作队列等待线程来执行，否则进入下一步

（3）判断线程池中的线程是否都处于工作状态，如果不是则新创建一个线程来执行任务，没有处于工作状态的线程被淘汰，否则按照饱和策略处理该任务。

ThreadPoolExecutor实现原理

执行流程

1：当一个任务提交时，如果CorePool中的核心线程少于CorePoolSize，则创建一个新线程执行任务（需要全局锁）

2：如果CorePool中没有空闲的线程，那么加入BlockingQueue等待核心线程拉取任务执行

3：如果BlockingQueue已满，创建新线程后如果大于maximumPoolSize就跳转到4拒绝执行任务，如果小于就创建新线程执行任务（需要全局锁）

4：四种不同的拒绝策略，通过rejectedExecution()方法执行。

需要获取全局锁导致线程池的性能大大下降，应该尽量避免产生步骤1和步骤3

execute() 源码分析

public void execute(Runnable command) {
    // 如果任务为空则抛出异常
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    int c = ctl.get();
    // 1.工作线程数小于核心线程池大小则添加工作线程
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
            return;
        // 更新线程池工作状态
        c = ctl.get();
    }
    // 2.判断线程池是否处于工作状态,如果是则尝试把任务放入阻塞队列中
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        // 3.再次检查是否应该回滚任务添加线程,防止任务放入阻塞队列后线程池down或者工作线程死亡
        int recheck = ctl.get();
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            //double check时线程池down了,该任务无法执行
            reject(command);
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    }
    // 4.无法加入阻塞队列或者线程池已down,拒绝任务执行
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

工作线程Worker执行流程

1： execute()方法创建一个Worker线程执行当前任务

2：如果Worker线程数目等于CorePoolSize，则加入到阻塞队列中，等待Worker取出来执行任务

3：如果BlockingQueue已满，如果Worker线程数小于maximumPoolSize则创建新线程执行任务

4：反复执行（1）（2）（3）

线程池的使用

重点是设置参数，参数设得好，线上没烦恼

围绕下面几个问题思考如何设置线程池

线程池的大小？例如在2G内存里配置一个线程池，如何设置线程池大小

执行的任务属于哪一种类型？例如IO密集、CPU密集······

任务是否具有优先级？例如任务的紧急程度、执行时间长短

任务是否具有依赖性？例如依赖数据库连接

创建线程池

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds, runnableTaskQueue, handler);

1. corePoolSize（线程池基本大小）

每次提交任务时，如果当前线程数小于corePoolSize就会创建一个新线程，即使线程池中有空闲线程，直到线程数等于corePoolSize。

可以提前创建好所有线程并启动，调用prestartAllCoreThreads()。

2. runnableTaskQueue（任务阻塞队列）

保存等待执行的任务队列，可以使用任意阻塞队列，例如ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, PriorityBlockingQueue, SynchronousQueue

3. maximumPoolSize（线程池最大数量）

线程池允许的最大线程数，阻塞队列中的任务已满（队列必须有界）时，下一个任务无法进入阻塞队列，如果线程池中的线程数小于最大线程数，则尝试在线程池中继续创建线程执行任务

4. ThreadFactory（创建线程的工厂）

给每个线程设置更有意义的名字的一个工厂，例如ThreadFactoryBuilder工厂

5. RejectedExecutionHandler（饱和策略）

任务拒绝执行时采用的拒绝策略，有四种：

AbortPolicy：抛出异常
CallerRunsPolicy：使用调用者线程执行任务
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最近的一个任务，并执行当前任务
DiscardPolicy：直接丢弃

6. keepAliveTime（线程活动生命时长）

线程池的工作线程空闲后可以保持存活的时长。如果任务很多且每个任务的执行时间很短，可以调大存活时长提高线程利用率。

7. TimeUnit（生命时长的计算单位）

DAYS/HOURS/MINUTES/MILLISECONDS(毫秒)/MICROSECONDS(微妙)/NANOSECONDS(纳秒)

提交任务

两个核心方法：有返回值的submit()和无返回的execute()

submit()方法

线程池会返回一个Future对象，对象中存储着任务是否执行成功、返回结果等信息，调用get()方法可以获取返回值，在任务未完成前会一直阻塞，可以设置超时时长get(long, TimeUnit)防止一直阻塞。

Future<Object> future = executor.submit(hasReturnValueTask);
try {
	future.get();    
} catch(Exception e) {
    
} finally {
    // 关闭线程池
    executor.shutdown();
}

关闭线程池

两个核心方法：shutdown()和shutdownNow()

区别：

shutdownNow()会将线程池状态设置为STOP，然后尝试终止所有正在执行任务的线程，并返回等待任务的任务列表

shutdown()会将线程池状态设置为SHUTDOWN，然后中断所有没有正在执行任务的线程。

如何选择：

如果任务不一定执行完，可以使用shutdownNow()，否则使用shutdown()

调用关闭方法后，调用isShutdown()方法就会返回True，但是确认线程池的关闭还需要调用isTerminated方法，这个方法表示所有的任务都已经关闭了。

if(isShutdown() && isTerminated()) {
	System.out.print("线程池已关闭!");
}

合理地配置线程池

分析任务特性：

任务的性质：CPU密集、IO密集、混合型（配置线程数）

任务的优先级：高、中和低（配置阻塞队列）

任务的执行时间：长、中和短（配置线程空闲存活时长）

任务的依赖性：是否依赖其他系统资源，如数据库连接（配置线程数目）

重点说明任务的依赖性如何确定线程数目，如果线程需要依赖数据库连接，提交SQL后需要等待数据库返回结果，这个过程CPU是空闲的，CPU空闲时间越长，那么线程数应该设置得越大，可以更好地利用CPU。

最好配置阻塞队列会有界阻塞队列，可以监控线程池的工作状态，如果大量的任务放入阻塞队列则会不断报出任务拒绝信息。

线程池的监控

takeCount：线程池需要执行的任务数量

completedTaskCount：线程池在运行过程中已完成的任务数量

largestPoolSize：线程池曾经创建过的最大线程数量

getPoolSize：线程池的线程数量

getActiveCount：获取活动的线程数目

可以通过扩展线程池进行监控，重写beforExecute()、afterExecute()和terminated()方法。

总结

到这里为止，应该要掌握下面的知识，如果你能很流畅地回答，那么恭喜你，线程池的基本原理算是过关了

谈谈线程池的核心原理？
谈谈工作线程的执行流程？
创建线程池有哪些参数要设置，如何设置参数，考虑因素有哪些？
谈谈提交并执行任务的两个方法及它们的区别？
谈谈关闭线程池的两个方法及它们的区别？

总结不易，如果阅读完这篇文章对你有小小的收获，你的一个小小的点赞能让我高兴一整天！

巨人的肩膀：

《Java并发编程的艺术》