关于java:害-其实银行就是一个Java线程池

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银行就是一个线程池

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银行实际上就是一个 Java 线程池。

一次周末去银行办业务，人多排号，排的久了忽然发现银行实际上和 Java 的线程池如此相似，能够说截然不同。于是我就开展了联想。

  • 银行是个线程池
  • 周末，银行七个窗口只来了两个值班的员工，那么这两个员工咱们就叫做 外围员工数
  • 那天因为不晓得什么起因，来银行办业务的人特地多，两个员工很快就忙不过来了，那么新来的人怎么办呢？只能排个号在休息区的椅子上坐着等，这一排椅子咱们就叫做 期待队列
  • 很快，休息区也坐满了人，这个时候银行的解决业务的效率显著跟不上了，咋办呢？能够叫人会来加班（创立新的线程），因为银行只有 7 个窗口，所以最终只能有 7 个员工。最多七个柜台就叫做 最大员工数

  • 有了新的员工，人多了，解决业务的速度也上来了，会呈现两种状况

    • 尽管银行曾经满负载了，然而人还是源源不断的来银行办业务，这个时候所有的工作人员都忙着，期待区也坐满了人，那么新的人怎么办呢？工作人员能够抉择让新的员工明儿，或者一会儿再来，这个让新的人什么时候来的做法，就是一种 回绝策略的抉择。
    • 除了下面的状况还会有另一种状况，5 集体来加班之后，效率晋升，很快就把所有的业务做完了，而后银行就没有人办业务了，那么这多进去的五个人要始终在银行待着吗？必定不是，他们会等一会儿而后回家，这个等一会儿咱们能够叫做 闲暇等待时间

以上银行的流程和线程池的流程齐全是一样的，咱们只须要将

  • 银行工作人员换成线程
  • 办业务的人换成工作对象（Runnable）
  • 休息区换成期待队列

    ……

上述的步骤就和线程池的原理，基本参数截然不同了。

说完了线程池的基本原理，接下来就是线程池常见的面试问题。

什么是线程池？有什么益处？

谈到线程池就会想到池化技术，其中最外围的思维就是把贵重的资源放到一个池子中；每次应用都从外面获取，用完之后又放回池子供其他人应用，有点吃大锅饭的意思。

Java 线程池有以下长处：

  1. 线程是稀缺资源，不能频繁的创立。
  2. 解耦作用；线程的创立于执行齐全离开，不便保护。
  3. 该当将其放入一个池子中，能够给其余工作进行复用。

创立线程池的形式

  1. 通过 Executors 类
  2. 通过 ThreadPoolExecutor 类

在 Java 中，咱们 能够通过 Executors 类创立线程池，常见的 API 有：

  1. Executors.newCachedThreadPool()：有限线程池。
  2. Executors.newFixedThreadPool(nThreads)：创立固定大小的线程池。
  3. Executors.newSingleThreadExecutor()：创立单个线程的线程池。
  4. Executors.newScheduledThreadPool()
  5. Executors.newWorkStealingPool(int) java8 新增，应用目前机器上可用的处理器作为它的并行级别

以上的这些创立线程池的办法，实际上 JDK 曾经给咱们写好的，能够拿来即用的。然而只有咱们查看上述办法的源码就会发现：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

以上办法实际上都是利用 ThreadPoolExecutor 类实现的。

所以第二种创立线程形式是本人通过 new ThreadPoolExecutor 来进行创立。

Executors 有那么多创立线程池的办法，开发中用哪个比拟好？

答案：一个都不必。

从《阿里巴巴 Java 开发手册》中能够看到

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如何通过 ThreadPoolExecutor 自定义线程池？即线程池有哪些重要的参数？

在上一个问题中，咱们提到了创立线程池要通过 new ThreadPoolExecutor 的形式，那么，如何创立呢？在创立的时候，又须要哪些参数呢？

咱们间接看一下 ThreadPoolExecutor 的构造方法源码，如下：

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.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

稀稀拉拉都是参数，那么这些参数都什么呢？

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大抵的流程就是

  1. 创立线程池之后，有工作提交给线程池，会先由 外围线程执行
  2. 如果工作继续减少，corePoolSize 用完并且工作队列满了，这个时候线程池会减少线程的数量，增大到最大线程数
  3. 这个时候如果工作持续减少，那么因为线程数量曾经达到最大线程数，期待队列也曾经满了，这个时候线程池实际上是没有能力执行新的工作的，就会采纳回绝策略
  4. 如果任务量降落，就会有很多线程是不须要的，鸿鹄之志，而只有这些线程闲暇的工夫超过闲暇线程工夫，就会被销毁，直到残余线程数为 corePoolSize。

通过以上参数能够就能够灵便的设置一个线程池了，示例代码如下：

/**
* 获取 cpu 外围数
*/
 private static int corePoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    /**
     * corePoolSize 用于指定外围线程数量
     * maximumPoolSize 指定最大线程数
     * keepAliveTime 和 TimeUnit 指定线程闲暇后的最大存活工夫
     */
    public static ThreadPoolExecutor executor  = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, corePoolSize+1, 10l, TimeUnit.SECONDS,
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1000));

线程池底层工作原理？

对于线程池的工作原理和执行流程，通过两张图来进行展现

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  1. 在创立了线程池后，期待提交过去的工作申请。
  2. 当调用 execute（）办法增加一个申请工作时，线程池会做如下判断：
  3. 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创立马上创立线程运行这个工作。
  4. 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个工作 放入队列。
  5. 如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于 maximumPoolSize，那么还是要创立非核心线程立即运行这个工作。
  6. 如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池 会启动饱和回绝策略来执行。
  7. 当一个线程实现工作时，它会从队列中取下一个工作来执行。
  8. 当一个线程无事可做超过肯定的工夫（keepAlilveTime）时，线程池会判断：
  9. 如果以后运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。
  10. 所以线程池的所有工作实现后它 最终会膨胀到 corePoolSize 的大小。

谈谈线程池的饱和策略，也叫做回绝策略。

所谓饱和策略就是：当期待队列曾经排满，再也发不下新的工作的时候，这时，线程池的最大线程数也到了最大值，意味着线程池没有能力继续执行新工作了，这个时候再有新工作提交到线程池，如何进行解决，就是饱和（回绝）策略

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如何合理配置一个线程池

通常咱们是须要依据这批工作执行的性质来确定的。

  • IO 密集型工作：因为线程并不是始终在运行，所以能够尽可能的多配置线程，比方 CPU 个数 * 2
    • IO 密集型，即该工作须要大量的 IO，即大量的阻塞。
    • 在单线程上运行 IO 密集型的工作会导致节约大量的 CPU 运算能力节约在期待。
    • 所以 IO 密集型工作中应用多线程能够大大的减速程序运行，即便在单核 CPU 上，这种减速次要就是利用了被节约掉的阻塞工夫。
  • CPU 密集型工作（大量简单的运算）该当调配较少的线程，比方 CPU 个数相当的大小。CPU 密集的意思是该工作须要大量的运算，而没有阻塞，CPU 始终全速运行。

当然这些都是经验值，最好的形式还是依据理论状况测试得出最佳配置。

如何敞开线程池

敞开线程池的办法有两个：shutdown()/shutdownNow()。

  • shutdown() 执行后进行承受新工作，会把队列的工作执行结束。
  • shutdownNow() 也是进行承受新工作，但会中断所有的工作，将线程池状态变为 stop。

敞开线程池的代码：

long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i <= 5; i++) {pool.execute(new Job());
}
pool.shutdown();
while (!pool.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS)) {LOGGER.info("线程还在执行。。。");
}
long end = System.currentTimeMillis();
LOGGER.info("一共解决了【{}】", (end - start));

pool.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS) 会每隔一秒钟查看一次是否执行结束（状态为 TERMINATED），当从 while 循环退出时就表明线程池曾经齐全终止了。

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正文完
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发表至： java
2020-11-26
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