关于java:新手一看就懂的线程池

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通过前几篇文章的学习,大家对多线程应该有些理解了吧,这里附上前三篇文章的链接,还没有看过的小伙伴快去温习吧~~

多线程根底篇入门

线程的生命周期和罕用 APIs

生产者消费者问题

那置信大家也能感触到,其实用多线程是很麻烦的,包含线程的创立、销毁和调度等等,而且咱们平时工作时如同也并没有这样来 new 一个线程,其实是因为很多框架的底层都用到了线程池。

线程池是帮忙咱们治理线程的工具,它保护了多个线程,能够升高资源的耗费,进步零碎的性能。

并且通过应用线程池,咱们开发人员能够更好的把精力放在工作代码上,而不去管线程是如何执行的,实现工作提交和执行的解藕。

本文将从是何、为何、如何的角度来解说线程池:

  1. 线程池是什么
  2. 为什么要用线程池
  3. 怎么用线程池

线程池 Thread Pool

线程池是一种池化的技术,相似的还有数据库连接池、HTTP 连接池等等。

池化的思维次要是为了缩小每次获取和完结资源的耗费,进步对资源的利用率。

比方在一些偏远地区打水不不便的,大家会每段时间把水打过去存在池子里,这样平时用的时候就间接来取就好了。

线程池同理,正是因为每次创立、销毁线程须要占用太多系统资源,所以咱们建这么一个池子来对立治理线程。用的时候从池子里拿,不必了就放回来,也不必你销毁,是不是不便了很多?

Java 中的线程池是由 jucjava.util.concurrent 包来实现的,最次要的就是 ThreadPoolExecutor 这个类。具体怎么用咱们下文再说。

线程池的益处

在多线程的第一篇文章中咱们说过,过程会申请资源,拿来给线程用,所以线程是很占用系统资源的,那么咱们用线程池来对立治理线程就可能很好的解决这种 资源管理问题

比方因为不须要创立、销毁线程,每次须要用的时候我就去拿,用完了之后再放回去,所以节俭了很多资源开销,能够进步零碎的运行速度。

而对立的治理和调度,能够正当调配外部资源,依据零碎的当前情况调整线程的数量。

那总结来说有以下 3 个益处:

  1. 升高资源耗费:通过反复利用现有的线程来执行工作,防止屡次创立和销毁线程。
  2. 进步相应速度:因为省去了创立线程这个步骤,所以在拿到工作时,能够立即开始执行。
  3. 提供附加性能:线程池的可拓展性使得咱们能够本人退出新的性能,比如说定时、延时来执行某些线程。

说了这么多,终于到了明天的重点,咱们来看下到底怎么用线程池吧~

线程池的实现

Java 给咱们提供了 Executor 接口来应用线程池。

咱们罕用的线程池有这两大类:

  • ThreadPoolExecutor
  • ScheduledThreadPoolExecutor

它俩的区别呢,就是第一个是一般的,第二个是能够定时执行的。

当然还有其余线程池,比方 JDK 1.7 才呈现的 ForkJoinPool,能够把大工作宰割成小工作来执行,最初再大一统。

那么工作提交到一个线程池之后,它会经验一个怎么的过程呢?

执行过程

线程池在外部实际上采纳了生产者消费者模型(还不分明这个模型的在文章结尾有改文章的链接)将线程和工作解藕,从而使线程池同时治理工作和线程。

当工作提交到线程池里之后,须要通过以下流程:

  1. 首先它查看 外围线程池 是否已满。这个外围线程池,就是不论用户量多少线程池始终保护的线程的池子。比如说线程池的总容量最多能装 100 个线程,外围线程池咱们设置为 50,那么就无论用户量有多少,都放弃 50 个线程活着。这个数字当然是依据具体的业务需要来决定的。
  2. 阻塞队列,就是 BlockingQueue,在生产者消费者这节里提到过。
  3. 最初判断线程池是否已满,就是判断是不是曾经有 100 个线程了,而不是 50 个。
  4. 如果曾经满了,所以不能持续创立线程了,就须要依照 饱和策略 或者叫做 回绝策略 来解决。这个饱和策略咱们下文再讲。

ThreadPoolExecutor

咱们次要说下 ThreadPoolExecutor,它是最罕用的线程池。

这里咱们能够看到,这个类里有 4 个构造方法,点进去认真看,其实前三个都 call 了最初一个,所以咱们只须要看最初一个就好。

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

这里咱们来认真看下这几个参数:

  1. corePoolSize:这个就是上文提到过的 外围线程池 的大小,在外围里的线程是永远不会就业的。

corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even if they are idle, unless {\@code allowCoreThreadTimeOut} is set

  1. maximumPoolSize:线程池的最大容量。

maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the pool

  1. keepAliveTime:存活工夫。这个工夫指的是,当线程池中的线程数量大于外围线程数,这些线程闲着之后,多久销毁它们。

keepAliveTime when the number of threads is greater than the core, this is the maximum time that excess idle threads will wait for new tasks before terminating.

  1. unit:对应下面存活工夫的工夫单位。

unit the time unit for the {\@code keepAliveTime} argument

  1. workQueue:这是一个阻塞队列,其实线程池也是生产者消费者模型的一种,工作 – 相当于生产者,线程 – 相当于消费者,所以这个阻塞队列是用来协调生产和生产的进度的。

workQueue the queue to use for holding tasks before they are executed.

  1. threadFactory:这里用到了工程模式,用来创立线程的。

threadFactory the factory to use when the executor creates a new thread

  1. handler:这个就是回绝策略。

handler the handler to use when execution is blocked because the thread bounds and queue capacities are reached

所以咱们能够通过本人传入这 7 个参数结构线程池,当然了,贴心的 Java 也给咱们包装好了几类线程池能够很不便的拿来应用。

  • newCachedThreadPool
  • newFixedThreadPool
  • newSingleThreadExecutor

咱们具体来看每个的含意和用法。

newCachedThreadPool

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

这里咱们能够看到,

  • 外围线程池数量为 0,也就是它不会永恒保留任何线程;
  • 最大容量是 Integer.MAX_VALUE
  • 每个线程的存活工夫是 60 秒,也就是如果 1 分钟没有用这个线程就被回收了;
  • 最初用到了同步队列。

它的实用场景在源码里有说:

These pools will typically improve the performance of programs that execute many short-lived asynchronous tasks.

来看怎么用:

public class newCacheThreadPool {public static void main(String[] args) {
        // 创立一个线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        // 向线程池提交工作
        for (int i = 0; i < 50; i++) {executorService.execute(new Task());// 线程池执行工作
        }
        executorService.shutdown();}
}

执行后果:

能够很分明的看到,线程 1、2、3、5、6 都很快重用了。

newFixedThreadPool

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

这个线程池的特点是:

  1. 线程池中的线程数量是固定的,也是咱们创立线程池时须要穿入的参数;
  2. 超出这个数量的线程就须要在队列中期待。

它的实用场景是:

Creates a thread pool that reuses a fixed number of threads operating off a shared unbounded queue.

public class FixedThreadPool {public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 200; i++) {executorService.execute(new Task());
        }
        executorService.shutdown();}
}

这里我限度了线程池里最多有 10 个线程,哪怕有 200 个工作须要执行,也只有 1-10 这 10 个线程能够运行。

newSingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

这个线程池顾名思义,外面只有 1 个线程。

实用场景是:

Creates an Executor that uses a single worker thread operating off an unbounded queue.

咱们来看下成果。

public class SingleThreadPool {public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {executorService.execute(new Task());
        }
        executorService.shutdown();}
}

这里在出后果的时候我可能显著的感觉到有些卡顿,这在前两个例子里是没有的,毕竟这里只有一个线程在运行嘛。

小结

所以在应用线程池时,其实都是调用的 ThreadPoolExecutor 这个类,只不过传递的不同参数。

这里要特地留神两个参数:

  • 一是 workQueue 的抉择,这个就是阻塞队列的抉择,如果要说还得这么一大篇文章,之后有机会再写吧。
  • 二是 handler 的设置。

那咱们发现,在下面的 3 个具体线程池里,其实都没有设定 handler,这是因为它们都应用了 defaultHandler

/**
 * The default rejected execution handler
 */
private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler =
    new AbortPolicy();

ThreadPoolExecutor 里有 4 种回绝策略,这 4 种策略都是 implementsRejectedExecutionHandler

  1. AbortPolicy 示意回绝工作并抛出一个异样 RejectedExecutionException。这个我称之为“正式回绝”,比方你面完了最初一轮面试,最终接到 HR 的拒信。
  2. DiscardPolicy 回绝工作但不吭声。这个就是“默拒”,比方大部分公司拒简历的时候都是默拒。
  3. DiscardOldestPolicy 顾名思义,就是把老的工作丢掉,执行新工作。
  4. CallerRunsPolicy 间接调用线程解决该工作,就是 VIP 嘛。

所以这 3 种线程池都应用的默认策略也就是第一种,光明磊落的回绝。

好了以上就是本文的所有内容了。当然线程池还有很多知识点,比方 execute()submit() 办法,线程池的生命周期等等。

但随着浏览量的逐步走低,齐姐意识到了这仿佛有什么误会,所以这篇文章是多线程系列的最初一篇了。

本文已收录至我的 Github 上:https://github.com/xiaoqi6666/NYCSDE,点击浏览原文中转,这个 Github 汇总了我所有的文章和材料,之后也会始终更新和保护,还心愿大家帮忙点个 Star,你们的反对和认可,就是我创作的最大能源!

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正文完
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