java并发（6）—— 线程池

左手的ㄟ右手 2022-05-28 08:59 259阅读 0赞

合理利用线程池能够带来三个好处。  
第一：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。  
第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。  
第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，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的分配，调优和监控。但是要做到合理的利用线程池，必须对其原理了如指掌。

# JDK对线程池的支持 #

不要重复的发明轮子，JDK提供了一套Executor框架，帮助研发人员有效地进行线程控制，其本质是一个线程池。其核心成员结构为：  
![这里写图片描述][70]

其中Executors是一个工厂类，通过Executors可以获取不同类型的线程池：  
![这里写图片描述][70 1]

**newFixedThreadPool()**方法：该方法返回一个固定线程数量的线程池。该线程池中的线程数量始终不变。当有一个新的任务提交时，线程池中若有空闲线程，则立即执行。若没有，则新的任务会被暂存在一个任务队列之中，待有线程空闲时，便处理在任务队列中的任务。

**newSingleThreadExecutor()**方法:该方法返回一个只有一个线程的线程池。若多余一个任务被提交到该线程池，任务会被保存在一个任务队列中，待线程空闲，按FIFO的顺序执行队列中的任务。

**newCachedThreadPool()**方法：该方法返回一个可根据实际情况调整线程数量的线程池。线程池的线程数量不确定，若有空闲线程可以服用，则会有限使用可服用的线程。若所有线程均在工作，又有新的任务提交，则会创建新的线程处理任务。所有线程在当前任务执行完毕后，将返回线程池进行复用。

**newSingleThreadScheduledExecutor()**方法：该方法返回一个ScheduledExecutorService对象，线程池大小为1。ScheduleExecutorService接口在ExecutorService接口之上扩展了再给定时间执行某任务的功能，如在某个固定的延时之后执行，或者周期性执行某个任务。

**newScheduledThreadPool()**方法：该方法也返回一个ScheduledExecutorService对象，但该线程池可以指定线程数量。

## 示例： ##

### FixedThreadPool ###

![这里写图片描述][70 2]  
执行结果：  
![这里写图片描述][70 3]

### ScheduledThreadPool ###

ScheduledThreadPool()返回一个ScheduledExecutorService对象  
![这里写图片描述][70 4]  
其有以下几个方法  
![这里写图片描述][70 5]  
使用的形式类似于linux下的crontab（计划任务）  
![这里写图片描述][70 6]

## 核心线程池的内部实现 ##

对于核心的几个线程池，无论是newFixedThreadPool()、newSingleThreadExecutor()还是newCachedThreadPool()方法，其内部实现均使用了ThreadPoolExecutor实现：  
![这里写图片描述][70 7]  
这里就要说到线程池实现中最重要的一个类：ThreadPoolExecutor

### ThreadPoolExecutor ###

ThreadPoolExecutor一共有4个构造函数：  
![这里写图片描述][70 8]  
事实上，通过观察每个构造器的源码具体实现，发现前面三个构造器都是调用的第四个构造器进行的初始化工作

解释一下各个参数的意义:

*  corePoolSize：核心池的大小。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中；
 *  maximumPoolSize：线程池最大线程数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；
 *  keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0；
 *  unit：参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性：  
    ![这里写图片描述][70 9]
 *  workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：  
    ![这里写图片描述][70 10]  
    ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用较少，一般使用LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。  
    关于各种队列的特点可以展开研究下，这里就不叙述了。
 *  threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程；
 *  handler：表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值：  
    ![这里写图片描述][70 11]  
    都是ThreadPoolExecutor的内部类：  
    ![这里写图片描述][70 12]

现在看看各种ThreadPool的构造参数：  
![这里写图片描述][70 13]  
newFixedThreadPool()方法：设置了一个corePoolSize和maximumPoolSize大小一样的，并且使用了LinkedBlockingQueue任务队列的线程池。  
![这里写图片描述][70 14]  
newSingleThreadExecutor()返回的单线程线程池，是newFixedThreadPool()方法的一种退化，只是简单地将线程池的线程数量设置为1。  
![这里写图片描述][70 15]  
newCachedThreadPool()方法返回corePoolSize为0，maximumPoolSize无穷大的线程池，这以为着在没有任务时，该线程池内没有线程，当任务被提交时，该线程池会使用空闲的线程执行任务，若无空闲线程，则将任务加入SynchronousQueue队列，而SynchronousQueue队列是一种直接提交的队列，它总会迫使线程池增加新的线程执行任务。当任务执行完毕后由于corePoolSize为0，因此空闲线程又会在指定时间内被回收。

这里要注意的是：  
\- FixedThreadPool使用LinkedBlockingQueue，因为LinkedBlockingQueue是无界队列，当任务提交非常频繁的时候，该队列可能迅速膨胀，从而耗尽系统资源。  
\- CachedThreadPool，如果同时有大量任务被提交，而任务的执行又不那么快时，那么系统便会开启等量的线程处理，这样做法可能会很快耗尽系统资源。

[70]: /images/20220528/7bd4b096cd894bee9df9f2d666d71f2e.png
[70 1]: /images/20220528/0fc2df871c4c4bd9925f4ce11054c29a.png
[70 2]: /images/20220528/0a322e4586844158a7006d6831c60b7a.png
[70 3]: /images/20220528/807d5ebdae2f421fa45aa01111a7b033.png
[70 4]: /images/20220528/8af6ec34a73246378b97d5e27e01695c.png
[70 5]: /images/20220528/b98d3ae4cfcc4156b30af20e3c6c58e3.png
[70 6]: /images/20220528/499c29844d6b4a26a4df52c5b190f6be.png
[70 7]: /images/20220528/8ca71472336544559310f2234c3b9abe.png
[70 8]: /images/20220528/600f5012008242fd97a776897cc12fef.png
[70 9]: /images/20220528/3358166990744d3181f690f1b8c65258.png
[70 10]: /images/20220528/5404cdff40384acb924ab4a3107fbae6.png
[70 11]: /images/20220528/f409083b31ab42a895d876c74475f514.png
[70 12]: /images/20220528/9746dc62a16a4415bfbf31c6df7b644b.png
[70 13]: /images/20220528/4c39ea46ac60424aa831c23e93025cdb.png
[70 14]: /images/20220528/f32a8d54cd6e429fae2d006fa539e2d0.png
[70 15]: /images/20220528/e39ec4eb65de41eb8fa2660ecd7ae41c.png