1. 线程池
1.1 使用线程池的好处
- 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。
- 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。
- 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制地创建,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分配、调优和监控。
1.2 线程池的实现原理
1.2.1 线程池的主要处理流程
- 线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务,则进入下一个流程。
- 线程池判断工作队列是否已满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了,则进入下个流程。
- 线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则进入下个流程。
1.2.2 ThreadPoolExecutor执行execute()方法的流程
- 如果当前运行的线程少于
corePoolSize
,则创建新线程来执行任务(执行这一步骤需要获取全局锁)。
- 如果运行的线程大于等于
corePoolSize
,则将任务加入BlockingQueue
。
- 如果无法将任务加入
BlockingQueue
(队列已满),则创建新的线程来处理任务(执行这一步骤需要获取全局锁)。
- 如果创建新线程将使当前运行的线程超出
maximumPoolSize
任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()
方法。
ThreadPoolExecutor
采取上述步骤的总体设计思路,是为了在执行execute()
方法时,尽可能地避免获取全局锁。在ThreadPoolExecutor
完成预热之后,几乎所有的execute()
方法调用都是执行步骤2,而步骤2不需要获取全局锁。
1.3 线程池的参数及作用
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
if (corePoolSize < 0 ||
maximumPoolSize <= 0 ||
maximumPoolSize < corePoolSize ||
keepAliveTime < 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
throw new NullPointerException();
this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
null :
AccessController.getContext();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}
corePoolSize
(线程池的基本大小):当提交一个任务到线程池时,线程池会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程,等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()
方法,线程池会提前创建并启动所有基本线程。
maximumPoolSize
(线程池最大数量):线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了,并且已创建的线程数小于最大线程数,则线程池会再创建新的线程来执行任务。值得注意的是,如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
keepAliveTime
(线程获得保持时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。所以,如果任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大时间,提高线程的利用率。
unit
(线程活动保持时间的单位)。
workQueue
(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。
ArrayBlockingQueue
:是一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按先进先出原则对元素进行排序。
LinkedBlockingQueue
:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按先进先出排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue
。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()
使用了这个队列。
SynchronousQueue
:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue
,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool()
使用了这个队列。
PriorityBlockingQueue
:一个具有优先级的无限阻塞队列。
threadFactory
:用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。
handler
(饱和策略):当队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy
,表示无法处理新任务时抛出异常。
AbortPolicy
:直接抛出异常。
CallerRunsPolicy
:只用调用者所在线程来运行任务。
DiscardOldestPolicy
:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务。
DiscardPolicy
:不处理,丢弃掉。
当然,也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler
接口自定义策略。如记录日志或持久化存储不能处理的任务。