Java并发篇—线程池入门扫盲指南

Java线程池入门扫盲

线程池的实现原理

线程池执行任务的主要流程

主要处理流程：

（1）判断核心线程池是否已满，若是还没满则建立线程执行任务，不然进入下一步

（2）判断工做队列是否已满，若是没满则将该任务放入工做队列等待线程来执行，不然进入下一步

（3）判断线程池中的线程是否都处于工做状态，若是不是则新建立一个线程来执行任务，没有处于工做状态的线程被淘汰，不然按照饱和策略处理该任务。

ThreadPoolExecutor实现原理

执行流程

1：当一个任务提交时，若是CorePool中的核心线程少于CorePoolSize，则建立一个新线程执行任务（须要全局锁）

2：若是CorePool中没有空闲的线程，那么加入BlockingQueue等待核心线程拉取任务执行

3：若是BlockingQueue已满，建立新线程后若是大于maximumPoolSize就跳转到4拒绝执行任务，若是小于就建立新线程执行任务（须要全局锁）

4：四种不一样的拒绝策略，经过rejectedExecution()方法执行。

须要获取全局锁致使线程池的性能大大降低，应该尽可能避免产生步骤1和步骤3

execute() 源码分析

public void execute(Runnable command) {
    // 若是任务为空则抛出异常
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    int c = ctl.get();
    // 1.工做线程数小于核心线程池大小则添加工做线程
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
            return;
        // 更新线程池工做状态
        c = ctl.get();
    }
    // 2.判断线程池是否处于工做状态,若是是则尝试把任务放入阻塞队列中
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        // 3.再次检查是否应该回滚任务添加线程,防止任务放入阻塞队列后线程池down或者工做线程死亡
        int recheck = ctl.get();
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            //double check时线程池down了,该任务没法执行
            reject(command);
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    }
    // 4.没法加入阻塞队列或者线程池已down,拒绝任务执行
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}
复制代码

工做线程Worker执行流程

1： execute()方法建立一个Worker线程执行当前任务

2：若是Worker线程数目等于CorePoolSize，则加入到阻塞队列中，等待Worker取出来执行任务

3：若是BlockingQueue已满，若是Worker线程数小于maximumPoolSize则建立新线程执行任务

4：反复执行（1）（2）（3）

线程池的使用

重点是设置参数，参数设得好，线上没烦恼

围绕下面几个问题思考如何设置线程池

线程池的大小？例如在2G内存里配置一个线程池，如何设置线程池大小

执行的任务属于哪种类型？例如IO密集、CPU密集······

任务是否具备优先级？例如任务的紧急程度、执行时间长短

任务是否具备依赖性？例如依赖数据库链接

建立线程池

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds, runnableTaskQueue, handler);
复制代码

1. corePoolSize（线程池基本大小）

每次提交任务时，若是当前线程数小于corePoolSize就会建立一个新线程，即便线程池中有空闲线程，直到线程数等于corePoolSize。

能够提早建立好全部线程并启动，调用prestartAllCoreThreads()。

2. runnableTaskQueue（任务阻塞队列）

保存等待执行的任务队列，可使用任意阻塞队列，例如ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, PriorityBlockingQueue, SynchronousQueue

3. maximumPoolSize（线程池最大数量）

线程池容许的最大线程数，阻塞队列中的任务已满（队列必须有界）时，下一个任务没法进入阻塞队列，若是线程池中的线程数小于最大线程数，则尝试在线程池中继续建立线程执行任务

4. ThreadFactory（建立线程的工厂）

给每一个线程设置更有意义的名字的一个工厂，例如ThreadFactoryBuilder工厂

5. RejectedExecutionHandler（饱和策略）

任务拒绝执行时采用的拒绝策略，有四种：

1. AbortPolicy：抛出异常
2. CallerRunsPolicy：使用调用者线程执行任务
3. DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最近的一个任务，并执行当前任务
4. DiscardPolicy：直接丢弃

6. keepAliveTime（线程活动生命时长）

线程池的工做线程空闲后能够保持存活的时长。若是任务不少且每一个任务的执行时间很短，能够调大存活时长提升线程利用率。

7. TimeUnit（生命时长的计算单位）

DAYS/HOURS/MINUTES/MILLISECONDS(毫秒)/MICROSECONDS(微妙)/NANOSECONDS(纳秒)

提交任务

两个核心方法：有返回值的submit()和无返回的execute()

submit()方法

线程池会返回一个Future对象，对象中存储着任务是否执行成功、返回结果等信息，调用get()方法能够获取返回值，在任务未完成前会一直阻塞，能够设置超时时长get(long, TimeUnit)防止一直阻塞。

Future<Object> future = executor.submit(hasReturnValueTask);
try {
	future.get();    
} catch(Exception e) {
    
} finally {
    // 关闭线程池
    executor.shutdown();
}

复制代码

关闭线程池

两个核心方法：shutdown()和shutdownNow()

区别：

shutdownNow()会将线程池状态设置为STOP，而后尝试终止全部正在执行任务的线程，并返回等待任务的任务列表

shutdown()会将线程池状态设置为SHUTDOWN，而后中断全部没有正在执行任务的线程。

如何选择：

若是任务不必定执行完，可使用shutdownNow()，不然使用shutdown()

调用关闭方法后，调用isShutdown()方法就会返回True，可是确认线程池的关闭还须要调用isTerminated方法，这个方法表示全部的任务都已经关闭了。

if(isShutdown() && isTerminated()) {
	System.out.print("线程池已关闭!");
}
复制代码

合理地配置线程池

分析任务特性：

任务的性质：CPU密集、IO密集、混合型（配置线程数）

任务的优先级：高、中和低（配置阻塞队列）

任务的执行时间：长、中和短（配置线程空闲存活时长）

任务的依赖性：是否依赖其余系统资源，如数据库链接（配置线程数目）

重点说明任务的依赖性如何肯定线程数目，若是线程须要依赖数据库链接，提交SQL后须要等待数据库返回结果，这个过程CPU是空闲的，CPU空闲时间越长，那么线程数应该设置得越大，能够更好地利用CPU。

最好配置阻塞队列会有界阻塞队列，能够监控线程池的工做状态，若是大量的任务放入阻塞队列则会不断报出任务拒绝信息。

线程池的监控

takeCount：线程池须要执行的任务数量

completedTaskCount：线程池在运行过程当中已完成的任务数量

largestPoolSize：线程池曾经建立过的最大线程数量

getPoolSize：线程池的线程数量

getActiveCount：获取活动的线程数目

能够经过扩展线程池进行监控，重写beforExecute()、afterExecute()和terminated()方法。

总结

到这里为止，应该要掌握下面的知识，若是你能很流畅地回答，那么恭喜你，线程池的基本原理算是过关了

1. 谈谈线程池的核心原理？
2. 谈谈工做线程的执行流程？
3. 建立线程池有哪些参数要设置，如何设置参数，考虑因素有哪些？
4. 谈谈提交并执行任务的两个方法及它们的区别？
5. 谈谈关闭线程池的两个方法及它们的区别？

总结不易，若是阅读完这篇文章对你有小小的收获，你的一个小小的点赞能让我高兴一成天！

巨人的肩膀：

《Java并发编程的艺术》