java线程池粗解----结合现实买票实例（1）

小咪咪 2023-11-04 06:20 39阅读 0赞

在java中，线程的执行顺序大致为，创建线程，然后启动线程，线程就进入到就绪的状态，接着就等CPU分配资源运行线程，运行完后销毁。

下面我就用现实中的汽车站买票来解释线程以及线程池的作用，如一般的线程，在买票的过程就是，准备钱（**就绪状态**），准备好钱后去售票窗口排队（**等待**），等排到你后服务员（**CPU**）打开窗口（**分配资源**）给你进行买票操作（**运行线程**），最后你买到了票就离开（**销毁**），同时这个买票的窗口也关闭了（**回收资源**）。而现实就会出现一些情况，比如买票的人很多，每有一个人要买票时，就要让服务员重新打开窗口，买完票后又要关掉窗口。下一个人买票再打开窗口......再关闭窗口。想想就知道这有多麻烦，转换到编程中也是如此，所以频繁地创建线程和销毁线程会导致CPU利用率低，浪费资源，因为线程是重要的资源。所以便有了线程池。

针对这样的情况，于是线程池就干了一件很不道德的事情，那就是占用这个窗口（**CPU资源**），因为当一个人买票后服务员（**CPU**）一定会关窗口，等下次有人再打开，于是线程池里的线程做的事情就是一直占用这个窗口，一直不让服务员小姐姐关窗口，和她唠嗑，等下一个人（**下个线程**）来的时候，只需要把钱（**线程对象**）直接给这个线程，连排队都不用了（**因为CPU跑哪一个线程是直接从就绪状态的线程中拿一个来跑的，所以当你跑线程的时候，其实在跑之前它是在排队的，平时我们看不出时间上有多少差别，因为排队线程少，但是大的系统跑起来的时候这个排队等待的时间就会很明显，处理不好很影响系统的效率**），直接插队拿给小姐姐买票，买完票后再和小姐姐唠嗑，不让她关窗口，用这样的方式，线程池中的线程其实一直在跑，一直占用着CPU的资源没有释放，所以当有新的人要买票时（**新的线程**）,可以直接买票（**把线程对象放到线程池中的线程运行**），不用排队。

线程池中的参数，corePoolSize：核心池的大小。其实代表的就是线程池中开几个线程，比如10个，那就相当于买票时派几个人去占用窗口。但是这个不是马上就派10个人出去占用窗口的（**不是马上创建10个线程**）。步骤：第一个人去买票时，先看看有几个人占用窗口（**查看线程池的线程数有没有超过corePoolSize的数量10个**），如果没有人或者说不超过10个人时，在买完票后就开始耍流氓，占用窗口，不让小姐姐关窗口。当第二个人买票时也重复这个操作，发现占用窗口只有一个人，于是买完票也去书流氓，再占用另一个窗口，以此类推，当十个人买完票后。这个车站（**CPU**）就有10个窗口（**线程资源**）给你占了，后面再有人要买票，就直接找我们的总黄牛（**workQueue队列**），让他派人到我们占用的这些窗口买票，查看这10个窗口哪个窗口是空闲的就去买票，全部都不用排队了（**这个线程池分派任务用的是workQueue阻塞队列来实现，当线程池 的数量达到corePoolSize的时候，以后开的每一个线程都会扔进这个队列中，让这个队列去分派任务给线程池的线程**）。

线程池中在队列运用上一般用的是有界队列，就如同黄牛，他手里只能接20个买票的单，如果手里的单超过了20个，他就会和第21个人说买不了票，要等一下（**线程池在这种情况下是会报异常的**），等这个黄牛把手里的单解决完或者解决了1个后，他手里的单就变成了19个，就能再接一个人的单了。如果用无界队列LinkedBlockingQueue，当遇到春运，一下子几千几万人来找这个黄牛，黄牛又没办法拒绝（**因为是无界的**），所以他手里的单突然上升到了几千几万，人很有可能会崩溃（**系统崩溃，内存溢出之类的**）

当买票人多的时候，黄牛手上的单可能会很高，如20个单，但是占用的窗口就只有10个，没办法同时办20个，如果等的话黄牛手上的单可能越积越多，导致系统效率变低，这时候就要看另一个线程池参数，maximumPoolSize：线程池最大线程数。如最大线程数是20，那当出现上述情况时，线程池就会再派一个人去买票并且临时占用窗口，和前面10个线程占用窗口步骤一样，一直占用直到占用窗口总数达到20个，这样黄牛就能同时派出20个买票任务了，线程池用这样的方式来解决突发的线程数量激增的情况，同时还有线程池的参数，keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。比如5分钟，当买票的人数慢慢变小时，原来占用的10个窗口就已经足以应对，这时候如果那10个临时占用的窗口空闲时间超过了5分钟，那个占用窗口的人就会离开（**释放临时线程的CPU资源，缓解CPU压力**）。这种设计让线程池更加有弹性，可以动态的处理线程数量变化的情况。（**有的人觉得如果把线程池大小一开始就设置很大不好吗？但是你要考虑到CPU的使用情况，线程池的线程会一直占用CPU资源，这些资源是很宝贵的，不能随便占用，就好像，一天买票的就只有1个人，你却占用着10个窗口，太浪费资源了，线程数和最大线程数都是要经过计算来取值的，有一套专门的算法来计算**）

以上就是我对线程池的理解，另外之前我在想java是怎么让线程池的线程一直跑的，后面看了源码才知道，它是利用了while循环，（**类似于socket服务端的while（true）来一直获取客户端请求**），线程池里的线程在执行完run(）方法后会有个while循环，里面的条件是执行workQueue队列的take()方法，这个方法会去获取队列的值（**也就是新的线程对象**），如果获取不到就会一直阻塞，直到黄牛（**workQueue**）有新的单子进入（**新的线程加入**），这样获取的到的新的线程对象就会被while循环获取，然后执行线程的run()方法，然后继续跑while循环，再阻塞，来达到线程池里的线程一直占用CPU资源的效果，因为它根本就没停过。同样的那些线程池临时增加的线程，他们用的是workQueue的poll()方法，这个方法也是获取队列的值，但是它有一个超时时间（**keepAliveTime**）当超过这个时间还没有获取到新的线程时，就会返回null，就可以认为线程池的压力已经缓解，可以释放掉多余的资源了，然后这些临时线程就会给释放。

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