线程池的使用

矫情吗；* 2024-03-16 12:43 45阅读 0赞

###  为什么使用线程池？ ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">线程池主要目的是为了<code>重复利用线程，提高系统效率</code>。Thread是一个重量级的资源，创建、启动以及销毁都是比较耗费系统资源的，因此对线程的重复利用一种是非常好的程序设计习惯，加之系统中可创建的线程数量是有限的，线程数量和系统性能是一种抛物线的关系，也就是说当线程数量达到某个数值的时候，性能反倒会降低很多，因此对线程的管理，尤其是数量的控制更能直接决定程序的性能。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">--------------------------------------------------------------------读书笔记摘自书名：Java高并发编程详解：多线程与架构设计 作者：汪文君</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">Java中的线程池是运用场景最多的<code>并发框架</code>，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中，合理地使用线程池能够带来<code>3个好处</code>。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">第一：<code>降低资源消耗</code>。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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">第二：<code>提高响应速度</code>。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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">第三：<code>提高线程的可管理性</code>。线程是稀缺资源，如果无限制地创建，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分配、调优和监控。但是，要做到合理利用线程池，必须对其实现原理了如指掌。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">--------------------------------------------------------------------------读书笔记摘自 书名：Java并发编程的艺术 作者：方腾飞；魏鹏；程晓明</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### [线程池原理 && 线程池处理流程][Link 1] ###

###  线程池的创建 ###

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">参数</th> 
   <th align="left">功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong><code>corePoolSize</code></strong><br><code>核心线程数</code><br><code>线程池的大小</code></td> 
   <td align="left">the number of threads to <code>keep in the pool</code>, even if they are idle.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong><code>maximumPoolSize</code></strong><br><code>线程池最大数量</code></td> 
   <td align="left">the <code>maximum</code> number of threads to allow in the pool.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong><code>keepAliveTime</code></strong></td> 
   <td align="left">when the number of threads is greater than the core, this is <code>the maximum time</code> that excess idle threads will <code>wait</code> for new tasks before terminating.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong><code>unit</code></strong></td> 
   <td align="left">可选的单位有天（<code>DAYS</code>）、小时（<code>HOURS</code>）、分钟（<code>MINUTES</code>）、毫秒（<code>MILLISECONDS</code>）、微秒（<code>MICROSECONDS</code>，千分之一毫秒）和纳秒（<code>NANOSECONDS</code>，千分之一微秒）。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong><code>BlockingQueue&lt;Runnable&gt; workQueue</code></strong></td> 
   <td align="left">the queue to use for <code>holding tasks</code> before they are executed. This queue will hold only the Runnable tasks submitted by the execute method.<br><br><a href="https://blog.csdn.net/weixin_37646636/article/details/130855204" rel="nofollow">线程池任务队列</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong><code>threadFactory</code></strong><br><code>创建线程的工厂</code></td> 
   <td align="left">the factory to use when the executor creates a new thread<br></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong><code>RejectedExecutionHandler handler</code></strong><br><code>拒绝策略</code></td> 
   <td align="left">the handler to use when execution is blocked because the thread bounds and queue capacities are reached<br><br>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。<br><br><a href="https://blog.csdn.net/weixin_37646636/article/details/130856809" rel="nofollow">线程池饱和策略</a></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###  向线程池提交任务 ###

public interface Executor {
        
        void execute(Runnable command);
    }

public interface ExecutorService extends Executor {
        
        Future<?> submit(Runnable task);
    }

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">execute &amp;&amp; submit</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>execute()</code>方法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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>executorService.execute(new RunnableTask("任务"));</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>submit()</code>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。<br><br>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>executorService.submit(new RunnableTask("任务"));</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Future&lt;String&gt; future = executorService.submit(new CallableTask("name"));</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###  关闭线程池 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">shutdown &amp;&amp; shutdownNow</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>executorService.shutdown();</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>executorService.shutdownNow();</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">它们的原理是<code>遍历</code>线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的 <strong><code>interrupt</code></strong> 方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远<code>无法终止</code>。但是它们存在一定的区别，<strong><code>shutdownNow</code></strong> 首先将线程池的状态设置成<code>STOP</code>，然后尝试停止所有的<code>正在执行</code>或<code>暂停</code>任务的线程，并返回<code>等待执行</code>任务的列表，而 <strong><code>shutdown</code></strong> 只是将线程池的状态设置成<code>SHUTDOWN</code>状态，然后中断所有<code>没有正在执行</code>任务的线程。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">只要调用了这两个关闭方法中的任意一个，<strong><code>isShutdown</code></strong> 方法就会返回<code>true</code>。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 <strong><code>isTerminaed</code></strong> 方法会返回<code>true</code>。至于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方法来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow方法。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###  合理地配置线程池 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">要想合理地配置线程池，就必须首先分析任务特性，可以从以下几个角度来分析。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">·任务的 <strong><code>性质</code></strong> ：<code>CPU密集型任务</code>、<code>IO密集型任务</code>和<code>混合型任务</code>。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">·任务的 <strong><code>优先级</code></strong> ：高、中和低。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">·任务的 <strong><code>执行时间</code></strong> ：长、中和短。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">·任务的 <strong><code>依赖性</code></strong> ：是否依赖其他系统资源，如数据库连接。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left"><code>性质</code>不同的任务可以用不同规模的线程池分开处理。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">CPU密集型任务应配置尽可能小的线程，如配置Ncpu+1个线程的线程池。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">由于IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，则应配置尽可能多的线程，如2*Ncpu。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">混合型的任务，如果可以拆分，将其拆分成一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务，只要这两个任务执行的时间相差不是太大，那么分解后执行的吞吐量将高于串行执行的吞吐量。如果这两个任务执行时间相差太大，则没必要进行分解。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获得当前设备的CPU个数。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">优先级不同的任务可以使用优先级队列PriorityBlockingQueue来处理。它可以让优先级高的任务先执行。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">注意　如果一直有优先级高的任务提交到队列里，那么优先级低的任务可能永远不能执行。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">执行时间不同的任务可以交给不同规模的线程池来处理，或者可以使用优先级队列，让执行时间短的任务先执行。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
</table>

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">依赖数据库连接池的任务，因为线程提交SQL后需要等待数据库返回结果，等待的时间越长，则CPU空闲时间就越长，那么线程数应该设置得越大，这样才能更好地利用CPU。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
</table>

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">建议使用有界队列。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">有界队列能增加系统的稳定性和预警能力，可以根据需要设大一点儿，比如 <strong><code>几千</code></strong>。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">有一次，我们系统里后台任务线程池的<code>队列</code>和<code>线程池</code>全满了，不断抛出<code>抛弃任务的异常</code>，通过排查发现是数据库出现了问题，导致执行SQL变得非常缓慢，因为后台任务线程池里的任务全是需要向数据库查询和插入数据的，所以导致线程池里的<code>工作线程全部阻塞</code>，<code>任务积压在线程池里</code>。如果当时我们设置成无界队列，那么线程池的队列就会越来越多，有可能会<code>撑满内存</code>，导致整个系统不可用，而不只是后台任务出现问题。当然，我们的系统所有的任务是用单独的服务器部署的，我们使用不同规模的线程池完成不同类型的任务，但是出现这样问题时也会影响到其他任务。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###  线程池的监控 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">如果在系统中大量使用线程池，则有必要对线程池进行监控，方便在出现问题时，可以根据线程池的使用状况快速定位问题。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">可以通过线程池提供的参数进行监控，在监控线程池的时候可以使用以下属性。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">·taskCount：线程池<code>需要执行的任务数量</code>。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">·completedTaskCount：线程池在运行过程中<code>已完成的任务数量</code>，小于或等于taskCount。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">·largestPoolSize：线程池里<code>曾经创建过的最大线程数量</code>。通过这个数据可以知道线程池<code>是否曾经满过</code>。如该数值等于线程池的最大大小，则表示线程池曾经满过。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">·getPoolSize：<code>线程池的线程数量</code>。如果线程池不销毁的话，线程池里的线程不会自动销毁，所以这个大小只增不减。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">·getActiveCount：获取<code>活动的线程数</code>。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">通过扩展线程池进行监控。可以<code>通过继承线程池来自定义线程池</code>，重写线程池的<code>beforeExecute</code>、<code>afterExecute</code>和<code>terminated</code>方法，也可以在任务执行前、执行后和线程池关闭前执行一些代码来进行监控。例如，监控任务的平均执行时间、最大执行时间和最小执行时间等。这几个方法在线程池里是<code>空方法</code>。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

\-----------------------------------------------------------------------------读书笔记摘自 书名：Java并发编程的艺术 作者：方腾飞；魏鹏；程晓明

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[Link 1]: https://blog.csdn.net/weixin_37646636/article/details/131014409
[c36f7d7a968244329655ade87948b274.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/16/16cfb6d5618d4aedb084fd56c1b24609.png