多线程（23）线程池

你的名字 2024-04-24 23:09 70阅读 0赞

线程池（Thread Pool）是一种基于池化技术的线程资源管理方式。它维护着一组事先创建好的线程，这些线程通常处于等待状态，即空闲线程。当有新的任务时，线程池会分配一个空闲线程去执行这个任务，执行完毕后该线程并不会销毁，而是再次返回线程池中，等待执行下一个任务。

#### 线程池的好处 ####

1.  **降低资源消耗**：重复利用已创建的线程，减少因为线程创建和销毁带来的性能开销。
2.  **提高响应速度**：当任务到达时，任务可以不需要等待线程创建就能立即执行。
3.  **提高线程的可管理性**：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的分配，调优和监控。

#### Java中的线程池 ####

在Java中，线程池的实现通常依赖于`java.util.concurrent.Executor`框架，具体而言是`ExecutorService`接口及其实现类，如`ThreadPoolExecutor`和`ForkJoinPool`。

#### 使用线程池 ####

1.  **创建线程池**：可以通过`Executors`工厂类方便地创建不同类型的线程池，或者通过直接构造`ThreadPoolExecutor`的实例来创建线程池。

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
    ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
    ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    ExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(4);
    
    // 或者直接使用ThreadPoolExecutor构造函数
    int corePoolSize = 10;
    int maximumPoolSize = 20;
    long keepAliveTime = 60;
    TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
    BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>(100);
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            corePoolSize,
            maximumPoolSize,
            keepAliveTime,
            unit,
            workQueue);

1.  **提交任务**：可以通过`execute`方法提交不需要返回值的任务，或者通过`submit`方法提交需要返回值的任务。

// 提交一个Runnable任务
    fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
        
        @Override
        public void run() {
        
            // task details
        }
    });
    
    // 提交一个Callable任务并获取Future对象
    Future<String> future = fixedThreadPool.submit(new Callable<String>() {
        
        @Override
        public String call() throws Exception {
        
            return "result";
        }
    });

1.  **关闭线程池**：当我们不再需要线程池时，应该关闭线程池，以释放资源。关闭线程池可以通过`shutdown()`或`shutdownNow()`方法。

fixedThreadPool.shutdown();

#### 线程池的关键参数 ####

在创建`ThreadPoolExecutor`时，你需要考虑以下几个关键参数：

corePoolSize：核心线程数。线程池中常驻的线程数量。即使这些线程处于空闲状态，除非设置了allowCoreThreadTimeOut，否则也不会被回收。

maximumPoolSize：最大线程数。线程池能够容纳同时执行的最大线程数量。此值必须大于等于1，且在动态调整线程池参数时，也需要注意不要设置过大，以免消耗过多的系统资源。

keepAliveTime：空闲线程的存活时间。当线程数量超过核心线程数时，这是多余空闲线程在终止前等待新任务的最长时间。

unit：时间单位。keepAliveTime的时间单位，常用的单位有TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）、TimeUnit.SECONDS（秒）、TimeUnit.MINUTES（分钟）等。

workQueue：任务队列。用于保存等待执行的任务的阻塞队列。常见的有直接提交队列（SynchronousQueue）、无界队列（LinkedBlockingQueue）、有界队列（ArrayBlockingQueue）等。

threadFactory：线程工厂。用于创建新线程的工厂。通过自定义线程工厂可以自定义线程的名称、优先级、守护进程状态等属性。

handler：拒绝策略。当任务太多来不及处理，且工作队列已满时，如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略有四种：ThreadPoolExecutor.AbortPolicy（默认，抛出异常）、ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy（调用者运行策略）、ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy（丢弃策略）、ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy（丢弃队列最前面的任务，然后重试）。

#### 线程池的工作过程 ####

1.  新任务提交到线程池。
2.  线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务，如果不是，则创建一个新线程来执行任务，如果是，则进入下一步。
3.  线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。
4.  如果工作队列满了，则判断线程池中的线程数是否达到最大线程数，如果没有达到，则创建新线程来执行任务，如果达到，则按照预定策略来拒绝新任务。

#### 线程池的拒绝策略 ####

当线程池和工作队列都满了之后，新的任务就会被拒绝，拒绝有以下几种策略：

*  **AbortPolicy**：抛出`RejectedExecutionException`异常。
 *  **CallerRunsPolicy**：执行任务的线程（调用`execute`方法的线程）自己执行这个任务。
 *  **DiscardPolicy**：不处理新任务，直接丢弃掉。
 *  **DiscardOldestPolicy**：丢弃掉最老的未处理任务，也就是即将被执行的任务，并尝试提交新任务。

#### 线程池的监控和调优 ####

在使用线程池的时候，你可能需要对其进行监控和调优，以确保其最佳性能。这通常涉及到查询运行情况的方法如`getPoolSize()`, `getActiveCount()`, `getCompletedTaskCount()`等，并根据返回的指标来调整线程池的配置。

使用线程池时，最关键的是要合理配置线程池的各项参数，避免资源的浪费，同时也保证系统的快速响应和稳定运行。