java实现线程池,JAVA架构之线程池是怎样工作的?

!下面介绍一下线程池是怎样工作的?

ThreadPoolExecutor 的类关系如下:

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  • Executor是一个接口,它是Executor框架的基础,它将任务的提交与任务的执行分离开来。

  • ExecutorService接口继承了Executor,在其上做了一些shutdown()、submit()的扩展,可以说是真正的线程池接口;

  • AbstractExecutorService抽象类实现了ExecutorService接口中的大部分方法;

  • threadPoolExecutor是线程池的核心实现类,用来执行被提交的任务。

  • ScheduledExecutorService接口继承了ExecutorService接口,提供了带"周期执行"功能ExecutorService;

  • ScheduledThreadPoolExecutor是一个实现类,可以在给定的延迟后运行命令,或者定期执行命令。ScheduledThreadPoolExecutor比Timer更灵活,功能更强大。

定义线程池

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线程池的创建各个参数含义 及流程 如下:

1、corePoolSize

① 线程池中的核心线程数,当提交一个任务时,线程池创建一个新线程执行任务,直到当前线程数等于corePoolSize;

② 如果当前线程数为corePoolSize,继续提交的任务被保存到阻塞队列中,等待被执行;

③ 如果执行了线程池的prestartAllCoreThreads()方法,线程池会提前创建并启动所有核心线程。

2、maximumPoolSize

线程池中允许的最大线程数。如果当前阻塞队列满了,且继续提交任务,

则创建新的线程执行任务,前提是当前线程数小于maximumPoolSize

3、keepAliveTime

线程空闲的存活时间,即当线程没有任务执行时,继续存活的时间。

默认情况下,该参数只在线程数大于 corePoolSize时才有用。

4、TimeUnit

keepAliveTime 的时间单位。

5、WorkQueue

用于保存等待执行的任务的阻塞队列,一般来说,我们应该尽量使用有界队列,因为使用无界队列作为工作队列会对线程池做如下影响。

① 当线程池中的线程数达到corePoolSize后,新任务将在无界队列中等待,因此线程池中的线程数不会超过corePoolSize。

② 由于1,使用无界队列时maximumPoolSize将是一个无效参数。

③ 由于1和2,使用无界队列时keepAliveTime将是一个无效参数。

④ 更重要的,使用无界queue可能会耗尽系统资源,有界队列则有助于防止资源耗尽,同时即使使用有界队列,也要尽量控制队列的大小在一个合适的范围。

所以我们一般会使用,ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue、PriorityBlockingQueue。

6、threadfactory

创建线程的工厂,通过自定义的线程工厂可以给每个新建的线程设置一个具有识别度的线程名,

当然还可以更加自由的对线程做更多的设置,比如设置所有的线程为守护线程。

Executors 静态工厂里默认的threadfactory,线程的命令 规则时"pool-数字-thread-数字"

7、RejectedExecutionHandler 拒绝策略

线程池的饱和策略,当阻塞队列满了,且没有空闲的工作线程,如果继续提交任务,必须采取一种策略处理该任务,线程池提供了4种策略:

① AbortPolicy : 直接抛出异常,默认策略

② CallerRunsPolicy: 用调用者所在的线程来执行任务

③ DiscardOldestPolicy : 丢弃阻塞队列中靠最前的任务,并执行当前任务

④ Discardpolicy : 直接丢弃任务

当然也可以根据应用场景实现RejectedExecutionHandler接口,自定义饱和策略,如记录日志或持久化存储不能处理的任务。

线程池的工作机制

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① 如果当前运行的线程 少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务

② 如果运行的线程等于或多于corePoolSize,则将任务加入BlockingQueue

③ 如果无法将任务加入BlockingQueue(队列已满),则创建新的线程来处理任务。

④ 如果创建新线程将使当前运行的线程超出 maximumPoolSize,任务将被拒绝,

并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

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线程池处理流程是什么?

提交任务后,线程池先判断线程数是否达到了核心线程数(corePoolSize)。如果未达到线程数,则创建核心线程处理任务;否则,就执行下一步;

接着线程池判断任务队列是否满了。如果没满,则将任务添加到任务队列中;否则,执行下一步;

接着因为任务队列满了,线程池就判断线程数是否达到了最大线程数。如果未达到,则创建非核心线程处理任务;否则,就执行饱和策略,默认会抛出RejectedExecutionException异常。

如何优雅的使用和理解线程池?你怎么看?

要把java线程池理解好并且用好,需要把并发编程的基础知识掌握好,并且把线程池的所有API的官方文档仔细阅读研究一遍。这里把优雅的使用线程池的要点总结如下:

1. 弄明白你要用线程池做什么。例如你的目的是把同步API改造为异步,还是想要并发请求多个外部服务,还是减少线程的创建和销毁以处理用户请求等。

2. 根据你的实际项目需求,配置好线程池的参数,具体包括corePoolSize, maximumPoolSize, 阻塞队列, keepAliveTime,线程工厂 和 饱和策略(或者说是RejectedExecutionHandler)。

3. 根据你的应用特点部署线程池。有的后台服务应用适合在启动的时候一次性创建好线程池,在应用的执行过程不再修改线程池。有的时候,应用适合临时创建一个线程池并且把任务提交进去,用完之后立即销毁。

4. 当你决定不再使用线程池之后,应该调用shutdown()以优雅的关闭线程池。shutdown可以保证之前已经提交到线程池中的任务不会被丢弃,保证了数据安全。

5. 当调用了shutdown之后,线程池此时已经可能在执行任务,只是关闭了提交任务的入口。如果需要等待线程池完全终止,需要调用awaitTerminate以等待线程池把队列中的任务全部处理完成并且清理完成,然后才返回。awaitTerminate成功返回了,线程池算是真的清理干净了。

总结一下,线程池按照创建(构造方法)、提交任务(execute)、清理(shutdown),等待清理结束(awaitTerminate)的顺序调用API,这样使用线程池才算优雅。要想用好java线程池,最大化优化程序的性能可以参考我公众号里的分析文章。

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