线程池底层原理你了解吗。。。-CSDN博客

11来了
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线程池到底怎么运行的？

简单介绍一下线程池

首先，线程池是将多个线程进行池化操作，统一进行管理，这样做有什么好处呢？

  • 降低创建、销毁线程的开销 ：线程池中维护固定数量的线程，不需要临时进行线程的创建和销毁
  • 提高响应速度 ：对于新提交到线程池中的任务，直接使用线程池中的空闲线程可以直接进行处理，不需要等待创建线程
  • 节省资源：可以重复利用线程

线程池中重要的参数

线程池中重要的参数如下：

  • corePoolSize ：核心线程数量

  • maximumPoolSize ：线程池最大线程数量 = 非核心线程数+核心线程数

  • keepAliveTime ：非核心线程存活时间

  • unit：空闲线程存活时间单位（keepAliveTime单位）

  • workQueue ：工作队列（任务队列），存放等待执行的任务

    • LinkedBlockingQueue：无界的阻塞队列，最大长度为 Integer.MAX_VALUE
    • ArrayBlockingQueue：基于数组的有界阻塞队列，按FIFO排序
    • SynchronousQueue：同步队列，不存储元素，对于提交的任务，如果有空闲线程，则使用空闲线程来处理；否则新建一个线程来处理任务
    • PriorityBlockingQueue：具有优先级的无界阻塞队列，优先级通过参数Comparator实现。

  • threadFactory ：线程工厂，创建一个新线程时使用的工厂，可以用来设定线程名、是否为daemon线程等等。

  • handler： 拒绝策略 ，有4种

    • 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：丢弃阻塞队列里最老的任务，也就是队列里靠前的任务
    • DiscardPolicy ：当前任务直接丢弃

新加入一个任务，线程池如何进行处理呢？

新加入一个任务，线程池处理流程如下：

  1. 如果核心线程数量未达到，创建核心线程执行
  2. 如果当前运行线程数量已经达到核心线程数量，查看任务队列是否已满
  3. 如果任务队列未满，将任务放到任务队列
  4. 如果任务队列已满，看最大线程数是否达到，如果未达到，就新建非核心线程处理
  5. 如果当前运行线程数量未达到最大线程数，则创建非核心线程执行
  6. 如果当前运行线程数量达到最大线程数，根据拒绝策略处理

在这里插入图片描述

如何将任务提交到线程池中呢？

有两种方式：execute 和 submit

这两种方式的区别：

  • execute

    • execute 没有返回值
    • execute 无法捕获任务过程中的异常

  • submit

    • submit 会返回一个 Future 对象，用来获取任务的执行结果
    • submit 可以通过 Future 对象来捕获任务中的异常

execute 方式如下：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
executor.execute(new Runnable() {
    public void run() {
        // 执行具体的任务逻辑
        System.out.println("Task executed using execute method");
    }
});
executor.shutdown();

submit 方式如下：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>() {
    public String call() {
        // 执行具体的任务逻辑
        return "Task executed using submit method";
    }
});

try {
    String result = future.get(); // 获取任务执行结果
    System.out.println(result);
} catch (InterruptedException e) {
    // 处理中断异常
} catch (ExecutionException e) {
    // 处理任务执行异常
} finally {
  // 关闭线程池
  executor.shutdown();
}

线程池是如何关闭的呢？

通过调用线程池的 shutdown() 方法即可关闭线程池

调用之后，会设置一个标志位表示当前线程池已经关闭，会禁止向线程池中提交新的任务

去中断所有的空闲线程并且等待正在执行的任务执行完毕（通过调用线程 interrupt() 方法），当线程池中所有任务都执行完毕之后，线程池就会被完全关闭

扩展：thread.interrupt() 方法调用后线程会立即中断吗？

不会，调用 interrupt 只是将被中断线程的中断状态设置为 true，通知被中断的线程自己处理中断，而不是立即强制的让线程直接中断（强制中断不安全）

当外部调用线程进行中断的命令时，如果该线程处于被阻塞的状态，如 Thread.sleep()，Object.wait()，BlockingQueue#put，BlockingQueue#take 等等时，那么此时调用该线程的 interrupt 方法就会抛出 InterruptedException 异常

线程池参数如何设置呢？

线程池参数的设置主要有两个：

  1. 线程池中 线程数量 的设置
  2. 任务队列 的设置

线程数量的设置：

一般情况下线程数量根据是 CPU 密集还是 IO 密集进行设置即可

对于 核心线程数量 的设置：

  • 对于 CPU 密集型任务，将核心线程数量设置为 cpu 核心核心数量 + 1 即可
  • 对于 IO 密集型任务，将核心线程数量设置为 cpu 核心数量的两倍

对于 最大线程数量 的设置：

  • 最大线程数量设置为核心线程数量一样即可
  • 对于 IO 密集型任务，可以将最大线程数量设置的再多一些，避免因为 IO 执行时间过长，导致大量任务阻塞

任务队列的设置：

尽量使用有界队列，避免大量任务进入队列中等待，占用大量内存，并且线程数量会一直保持在核心线程数量，不会创建新的线程去处理任务，增加任务响应时间

具体一点的话，可以根据每秒需要执行的任务数量，以及每个任务执行的时间来设置 核心线程数量

比如 tasks = 500，taskCost = 0.1s，系统容忍最大响应时间 responseTime = 1s，那么每秒就需要执行 500 个任务，每个任务花费 0.1s，那么核心线程数量需要设置为 500 / (1 / taskCost) = 500 * 0.1 = 50，需要 50 个核心线程每秒执行 50 个任务才可以保证在 1s 内将 500 个任务执行完毕

最大线程数量的设置可以根据 （最大任务数 - 队列容量） / 每个线程每秒处理任务数量 来设置

阿里手中的册线程池规范

在使用线程池的时候，需要注意一些规范，以免出现不必要的问题，可以参考阿里巴巴 Java 开发手册，如下：

线程池名称命名规范：

在这里插入图片描述

线程池创建规范：

在这里插入图片描述

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