9.1 线程池的实现原理
9.1.1 线程池的优势
- 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。使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。
9.1.2 线程池的主要处理流程
- 判断核心线程池是否已满。
- 如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务;
- 如果核心线程池已满,则进入下个流程。
- 判断工作队列是否已经满。
- 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。
- 判断线程池的线程是否已满。
- 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,则交给饱和策略来处理这个任务。
总结:线程池的主要流程图
9.1.3 ThreadPoolExecutor.execute()方法执行流程
- 如果当前运行的线程少于corePoolSize(预热阶段),则创建新线程来执行任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。
- 如果运行的线程等于或多于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(注意,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。
- 线程池这样设计的目的:尽可能的避免获取全局锁
- 总结:ThreadPoolExecutor的执行流程
9.1.4 工作线程
- 工作线程:线程池创建线程时,会将线程封装成工作线程Worker,Worker在执行完任务后,还会循环获取工作队列里的任务来执行。
- 线程池中线程执行任务的情况及示意图
- 在execute()方法中创建一个线程时,会让这个线程执行当前任务。
- 这个线程执行完上图中1的任务后,会反复从BlockingQueue获取任务来执行。
9.2 线程池的使用
9.2.1 线程池的创建
ThreadPoolExecutor类的构造方法
ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler)
参数
- 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。
- runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。
- 可以选择以下几个阻塞队列:
- ArrayBlockingQueue:一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按FIFO(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FIFO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界阻塞队列。
- 可以选择以下几个阻塞队列:
- 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执行任务。
- 如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
- 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。
- RejectedExecutionHandler(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。
- JDK 1.5的线程池框架提供了以下4种策略:
- AbortPolicy:直接抛出异常(默认)。
- 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
- 也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。
- JDK 1.5的线程池框架提供了以下4种策略:
- 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。
- 其他主要参数
- keepAliveTime(线程活动保持时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。
- TimeUnit(线程活动保持时间的单位):可选的单位有天(DAYS)、小时(HOURS)、分钟(MINUTES)、毫秒(MILLISECONDS)、微秒(MICROSECONDS,千分之一毫秒)和纳秒(NANOSECONDS,千分之一微秒)。
9.2.2 向线程池提交任务
1. Executor.execute(Runnable command)
- 功能:用于提交不需要返回值的任务,所以无法判断任务是否被线程池执行成功。
- 实例
threadsPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
});
2. ExecutorService.submit()
- submit()方法语法
<T> Future<T> submit(Callable<T> task)
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result)
Future<?> submit(Runnable task)
- 功能:submit()方法用于提交需要返回值的任务。
- 线程池会返回一个future类型的对象,通过这个future对象可以判断任务是否执行成功,并且可以通过future的get()方法来获取返回值,get()方法会阻塞当前线程直到任务完成;而使用get(long timeout,TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回,这时候有可能任务没有执行完。
- 示例代码
Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask);
try {
Object s = future.get();
} catch (InterruptedException e) {
// 处理中断异常
} catch (ExecutionException e) {
// 处理无法执行任务异常
} finally {
executor.shutdown(); // 关闭线程池
}
9.2.3 关闭线程池
- 关闭线程池的方法:调用线程池(ExecutorService接口)的shutdown()或shutdownNow()。
- 原理:遍历线程池中的工作线程,然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程,所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。
- shutdown() & shutdownNow() 的区别
- shutdownNow:首先将线程池的状态设置成STOP,然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行任务的列表。
- shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。
- 其他方法
boolean isShutdown():只要调用了这两个关闭方法中的任意一个,该方法就会返回true。
boolean isTerminated():当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功,这时该方法才会返回true。