线程池

分手后的思念是犯贱 2023-06-07 05:40 2阅读 0赞

## 1、什么是线程池 ##

线程池的基本思想是一种对象池，在程序启动时就开辟一块内存空间，里面存放了众多(未死亡)的线程，池中线程执行调度由池管理器来处理。当有线程任务时，从池中取一个，执行完成后线程对象归池，这样可以避免反复创建线程对象所带来的性能开销，节省了系统的资源。

## 2、为什么要使用线程池 ##

*  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。
 *  运用线程池能有效的控制线程最大并发数，可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

*  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。

## 3、Executor 框架 ##

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*  Executor：一个接口，其定义了一个接收 Runnable 对象的方法 executor，其方法签名为 executor(Runnable command),
 *  ExecutorService：是一个比 Executor 使用更广泛的子类接口，其提供了生命周期管理的方法，以及可跟踪一个或多个异步任务执行状况返回 Future 的方法。
 *  AbstractExecutorService：ExecutorService 执行方法的默认实现。
 *  ScheduledExecutorService：一个可定时调度任务的接口。
 *  ScheduledThreadPoolExecutor：ScheduledExecutorService 的实现，一个可定时调度任务的线程池。
 *  ThreadPoolExecutor：线程池，可以通过调用 Executors 以下静态工厂方法来创建线程池并返回一个 ExecutorService 对象。

### ThreadPoolExecutor ###

`java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor` 类是 Executor 框架中最核心的一个类。

ThreadPoolExecutor 有四个构造方法，前三个都是基于第四个实现。第四个构造方法定义如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                  int maximumPoolSize,
                                  long keepAliveTime,
                                  TimeUnit unit,
                                  BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                                  ThreadFactory threadFactory,
                                  RejectedExecutionHandler handler) {

### 参数说明 ###

*  `corePoolSize`：线程池的基本线程数。这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。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。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`：线程活动保持时间。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，可以调大这个时间，提高线程的利用率。
 *  unit：参数 keepAliveTime 的时间单位，有 7 种取值。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)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。
 *  `workQueue`：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：是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 （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`：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。以下是 JDK1.5 提供的四种策略。
    
     *  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不能处理的任务。

### 重要方法 ###

在 ThreadPoolExecutor 类中有几个非常重要的方法：

*  `execute()` 方法实际上是 Executor 中声明的方法，在 ThreadPoolExecutor 进行了具体的实现，这个方法是 ThreadPoolExecutor 的核心方法，通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行。
 *  `submit()` 方法是在 ExecutorService 中声明的方法，在 AbstractExecutorService 就已经有了具体的实现，在 ThreadPoolExecutor 中并没有对其进行重写，这个方法也是用来向线程池提交任务的，但是它和 execute()方法不同，它能够返回任务执行的结果，去看 submit()方法的实现，会发现它实际上还是调用的 execute()方法，只不过它利用了 Future 来获取任务执行结果（Future 相关内容将在下一篇讲述）。
 *  `shutdown()` 和 `shutdownNow()` 是用来关闭线程池的。

### 向线程池提交任务 ###

我们可以使用 `execute` 提交任务，但是 `execute` 方法没有返回值，所以无法判断任务是否被线程池执行成功。

通过以下代码可知 `execute` 方法输入的任务是一个 Runnable 实例。

threadsPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    // TODO Auto-generated method stub
                }
            });

我们也可以使用 `submit` 方法来提交任务，它会返回一个 `Future` ，那么我们可以通过这个 `Future` 来判断任务是否执行成功。

通过 `Future` 的 `get` 方法来获取返回值，`get` 方法会阻塞住直到任务完成。而使用 `get(long timeout, TimeUnit unit)` 方法则会阻塞一段时间后立即返回，这时有可能任务没有执行完。

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 {
        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }

### 线程池的关闭 ###

我们可以通过调用线程池的 `shutdown` 或 `shutdownNow` 方法来关闭线程池，它们的原理是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。但是它们存在一定的区别，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，而 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。

只要调用了这两个关闭方法的其中一个，isShutdown 方法就会返回 true。当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功，这时调用 isTerminaed 方法会返回 true。至于我们应该调用哪一种方法来关闭线程池，应该由提交到线程池的任务特性决定，通常调用 shutdown 来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用 shutdownNow。

参考：

[https://blog.csdn.net/weixin\_41835916/article/details/81449641][https_blog.csdn.net_weixin_41835916_article_details_81449641]

[https://juejin.im/post/5d1882b1f265da1ba84aa676][https_juejin.im_post_5d1882b1f265da1ba84aa676]

[https://juejin.im/post/5b3cf259e51d45194e0b7204][https_juejin.im_post_5b3cf259e51d45194e0b7204]

[https://zhuanlan.zhihu.com/p/62132884][https_zhuanlan.zhihu.com_p_62132884]

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[https_blog.csdn.net_weixin_41835916_article_details_81449641]: https://blog.csdn.net/weixin_41835916/article/details/81449641
[https_juejin.im_post_5d1882b1f265da1ba84aa676]: https://juejin.im/post/5d1882b1f265da1ba84aa676
[https_juejin.im_post_5b3cf259e51d45194e0b7204]: https://juejin.im/post/5b3cf259e51d45194e0b7204
[https_zhuanlan.zhihu.com_p_62132884]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/62132884