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关于多线程:线程池基本介绍与使用

jiezi

线程池根本介绍与应用

咱们晓得，在 Java 中，创建对象，仅仅是在 JVM 的堆里调配一块内存而已；而创立一个线程，却须要调用操作系统内核的 API，而后操作系统要为线程调配一系列的资源，这个老本就很高了，所以线程是一个重量级的对象，应该防止频繁创立和销毁。

所以 Java 中提供了线程池，其本质就是一个包容多个线程的容器，其中的线程能够重复应用，省去了频繁创立线程对象的操作，无需重复创立线程而耗费过多资源。

JDK 线程池相干类

JDK 中提供的无关线程池的相干类及其关系如下图：

  • Executor 接口：线程池的形象接口，只蕴含一个 execute 办法。
  • ExecutorService 子接口：提供了无关终止线程池和 Future 返回值的一些办法。
  • AbstractExecutorService 抽象类：提供了 ExecutorService 的一些默认实现。
  • ThreadPoolExecutor 类：JDK 提供的线程池的实现类。
  • Executors 类：线程池工厂类，提供了几种线程池的工厂办法。

上面次要介绍 JDK 提供的线程池实现类 – ThreadPoolExecutor 类。

ThreadPoolExecutor 类

Java 提供的线程池相干的工具类中，最外围的是 ThreadPoolExecutor。

构造方法

ThreadPoolExecutor 的构造函数非常复杂，如上面代码所示，这个最齐备的构造函数有 7 个参数。

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

上面一一介绍下参数的含意。

corePoolSize
  • 默认状况下，在创立了线程池后，线程池中的线程数为 0，当有工作来之后，才会去创立一个线程来执行工作
  • 当线程池中的线程数目达到 corePoolSize 后，就进行线程创立，转而会把工作放到工作队列当中期待。
  • 调用 prestartAllCoreThreads() 或者 prestartCoreThread() 办法，能够预创立线程，即在没有工作到来之前就创立 corePoolSize 个线程或者一个线程
maxPoolSize
  • 当线程数大于或等于外围线程，且工作队列已满时，线程池会创立新的线程，直到线程数量达到 maxPoolSize。
  • 如果线程数已等于 maxPoolSize，且工作队列已满，则已超出线程池的解决能力，线程池会回绝解决工作而抛出异样。
keepAliveTime & unit

当线程闲暇工夫达到 keepAliveTime，单位 unit 时，该线程会退出，直到线程数量等于 corePoolSize。

workQueue

工作队列，一个阻塞队列，用来存储期待执行的工作，倡议 workQueue 不要应用无界队列，尽量应用有界队列。防止大量工作期待，造成 OOM。反对有界的阻塞队列有 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue。

threadFactory

线程工厂，通过这个参数你能够自定义如何创立线程，例如你能够给线程指定一个有意义的名字。

handler

回绝策略。如果线程池中所有的线程都在繁忙，并且工作队列也满了（前提是工作队列是有界队列），那么此时提交工作，线程池就会回绝接管，能够通过 handler 这个参数来指定回绝的策略。ThreadPoolExecutor 曾经提供了以下 4 种策略：

  • ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：默认的回绝策略。抛弃工作并抛出 RejectedExecutionException 异样。
  • ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：抛弃工作，然而不抛出异样。
  • ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：抛弃队列期待最久的工作，而后从新尝试执行工作（反复此过程）
  • ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：间接在 execute 办法的调用线程中运行被回绝的工作。

罕用办法

提交工作办法 

void execute(Runnable command)：提交工作给线程池执行，工作无返回值
Future<?> submit(Runnable task)：因为 Runnable 接口没有返回值，所以 Future 返回值执行 get() 办法返回值为 null，作用只是期待，相似于 join
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result)：因为 Runnable 没有返回值，所以额定提供了一个参数，作为返回值。<T> Future<T> submit(Callable<T> task)：提交工作给线程池执行，可能返回执行后果。

其余办法 

void allowCoreThreadTimeOut(boolean value)：是否容许外围线程超时，默认 false。shutdown（）：敞开线程池，期待工作都执行完
shutdownNow（）：敞开线程池，不期待工作执行完，并返回期待执行的工作列表。getTaskCount（）：线程池已执行和未执行的工作总数
getCompletedTaskCount（）：已实现的工作数量
getPoolSize（）：线程池以后的线程数量
getActiveCount（）：以后线程池中正在执行工作的线程数量

线程池工作的执行流程

线程池工作的个别执行流程图如下图所示：

线程池初始化示例

上面是一个线程池初始化的示例，仅供参考 

// 初始化示例
private static final ThreadPoolExecutor pool;

static {ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("po-detail-pool-%d").build();
    pool = new ThreadPoolExecutor(
            4,
            8, 
            60L, 
            TimeUnit.MILLISECONDS, 
            new LinkedBlockingQueue<>(512),
            threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
    pool.allowCoreThreadTimeOut(true);
}

初始化参数含意解释：

  • threadFactory：给出带业务语义的线程命名。
  • corePoolSize：疾速启动 4 个线程解决该业务，是足够的。
  • maximumPoolSize：IO 密集型业务，我的服务器是 4C8G 的，所以 4 *2=8。
  • keepAliveTime：服务器资源缓和，让闲暇的线程疾速开释。
  • pool.allowCoreThreadTimeOut(true)：也是为了在能够的时候，让线程开释，开释资源。
  • workQueue：一个工作的执行时长在 100~300ms，业务高峰期 8 个线程，依照 10s 超时（曾经很高了）。10s 钟，8 个线程，能够解决 10 1000ms / 200ms 8 = 400 个工作左右，往上再取一点，512 曾经很多了。
  • handler：极其状况下，一些工作只能抛弃，爱护服务端。

线程池应用注意事项

  • 防止应用 Executors 类创立线程池，会有 OOM 危险。
  • 创立线程或线程池时请指定有意义的线程名称，不便出错时回溯。即 threadFactory 参数要结构好。
  • 倡议不同类别的业务用不同的线程池，至于线程池的数量，各自计算各自的，而后去做压测。
  • workQueue 不要应用无界队列，尽量应用有界队列。防止大量工作期待，造成 OOM。反对有界的阻塞队列有 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue。
  • 如果是资源缓和的利用，应用 allowsCoreThreadTimeOut 能够进步资源利用率。
  • 尽管应用线程池有多种异样解决的形式，但在工作代码中，应用 try-catch 最通用，也能给不同工作的异样解决做精细化。
  • 线程池默认的回绝策略会 throw RejectedExecutionException 这是个运行时异样，对于运行时异样编译器并不强制 catch 它，所以开发人员很容易疏忽。因而默认回绝策略要谨慎应用。如果线程池解决的工作十分重要，倡议自定义本人的回绝策略；并且在理论工作中，自定义的回绝策略往往和降级策略配合应用。
  • CPU 密集型工作，最大线程数初始值能够配置 N +1。I/ O 密集型工作，最大线程数初始值能够配置 2N。之后再能够依据压测来调整。

参考资料

  • 10 问 10 答：你真的理解线程池吗？
  • 图解 | 你管这破玩意叫线程池？
  • Executor 与线程池：如何创立正确的线程池？- 极客工夫
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