首页 > 编程知识 正文

java线程池的详细讲解(java 线程池实现)

时间:2023-12-24 12:05:19 阅读:320054 作者:TZPD

本文目录一览:

【Java基础】线程池的原理是什么?

什么是线程池?

总归为:池化技术 ---》数据库连接池 缓存架构 缓存池 线程池 内存池,连接池,这种思想演变成缓存架构技术--- JDK设计思想有千丝万缕的联系

首先我们从最核心的ThreadPoolExecutor类中的方法讲起,然后再讲述它的实现原理,接着给出了它的使用示例,最后讨论了一下如何合理配置线程池的大小。

Java 中的 ThreadPoolExecutor 类

java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor 类是线程池中最核心的一个类,因此如果要透彻地了解Java 中的线程池,必须先了解这个类。下面我们来看一下 ThreadPoolExecutor 类的具体实现源码。

在 ThreadPoolExecutor 类中提供了四个构造方法:

从上面的代码可以得知,ThreadPoolExecutor 继承了 AbstractExecutorService 类,并提供了四个构造器,事实上,通过观察每个构造器的源码具体实现,发现前面三个构造器都是调用的第四个构造器进行的初始化工作。

下面解释下一下构造器中各个参数的含义:

corePoolSize:核心池的大小,这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后,默认情况下,线程池中并没有任何线程,而是等待有任务到来才创建线程去执行任务,除非调用了prestartAllCoreThreads() 或者 prestartCoreThread()方法,从这 2 个方法的名字就可以看出,是预创建线程的意思,即在没有任务到来之前就创建 corePoolSize 个线程或者一个线程。默认情况下,在创建了线程池后,线程池中的线程数为0,当有任务来之后,就会创建一个线程去执行任务,当线程池中的线程数目达到 corePoolSize 后,就会把到达的任务放到缓存队列当中;

maximumPoolSize:线程池最大线程数,这个参数也是一个非常重要的参数,它表示在线程池中最多能创建多少个线程;

keepAliveTime:表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下,只有当线程池中的线程数大于 corePoolSize 时,keepAliveTime 才会起作用,直到线程池中的线程数不大于 corePoolSize,即当线程池中的线程数大于 corePoolSize 时,如果一个线程空闲的时间达到 keepAliveTime,则会终止,直到线程池中的线程数不超过 corePoolSize。但是如果调用了 allowCoreThreadTimeOut(boolean) 方法,在线程池中的线程数不大于 corePoolSize 时,keepAliveTime 参数也会起作用,直到线程池中的线程数为0;

unit:参数 keepAliveTime 的时间单位,有 7 种取值,在 TimeUnit 类中有 7 种静态属性:

workQueue:一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务,这个参数的选择也很重要,会对线程池的运行过程产生重大影响,一般来说,这里的阻塞队列有以下几种选择:

ArrayBlockingQueue 和 PriorityBlockingQueue 使用较少,一般使用 LinkedBlockingQueue 和 Synchronous。线程池的排队策略与 BlockingQueue 有关。

threadFactory:线程工厂,主要用来创建线程;

handler:表示当拒绝处理任务时的策略,有以下四种取值:

具体参数的配置与线程池的关系将在下一节讲述。

从上面给出的 ThreadPoolExecutor 类的代码可以知道,ThreadPoolExecutor 继承了AbstractExecutorService,我们来看一下 AbstractExecutorService 的实现:

AbstractExecutorService 是一个抽象类,它实现了 ExecutorService 接口。

我们接着看 ExecutorService 接口的实现:

而 ExecutorService 又是继承了 Executor 接口,我们看一下 Executor 接口的实现:

ThreadPoolExcutor用法详解

java线程池用法举例:

1、ThreadPoolExecutor executor =new ThreadPoolExecutor(2,10,30, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue(100));

2、ThreadPoolExecutor executor2 =new ThreadPoolExecutor(2,10,30, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingDeque());

知道了各个参数的作用后,我们开始构造符合我们期待的线程池。首先看JDK给我们预定义的几种线程池:

一、预定义线程池

FixedThreadPool

publicstaticExecutorServicenewFixedThreadPool(intnThreads){returnnewThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,newLinkedBlockingQueue());    }

corePoolSize与maximumPoolSize相等,即其线程全为核心线程,是一个固定大小的线程池,是其优势;

keepAliveTime = 0 该参数默认对核心线程无效,而FixedThreadPool全部为核心线程;

workQueue 为LinkedBlockingQueue(无界阻塞队列),队列最大值为Integer.MAX_VALUE。如果任务提交速度持续大余任务处理速度,会造成队列大量阻塞。因为队列很大,很有可能在拒绝策略前,内存溢出。是其劣势;

FixedThreadPool的任务执行是无序的;

适用场景:可用于Web服务瞬时削峰,但需注意长时间持续高峰情况造成的队列阻塞。

CachedThreadPool

publicstaticExecutorServicenewCachedThreadPool(){returnnewThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, TimeUnit.SECONDS,newSynchronousQueue());    }

corePoolSize = 0,maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE,即线程数量几乎无限制;

keepAliveTime = 60s,线程空闲60s后自动结束。

workQueue 为 SynchronousQueue 同步队列,这个队列类似于一个接力棒,入队出队必须同时传递,因为CachedThreadPool线程创建无限制,不会有队列等待,所以使用SynchronousQueue;

适用场景:快速处理大量耗时较短的任务,如Netty的NIO接受请求时,可使用CachedThreadPool。

SingleThreadExecutor

publicstaticExecutorServicenewSingleThreadExecutor(){returnnewFinalizableDelegatedExecutorService            (newThreadPoolExecutor(1,1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,newLinkedBlockingQueue()));    }

咋一瞅,不就是newFixedThreadPool(1)吗?定眼一看,这里多了一层FinalizableDelegatedExecutorService包装,这一层有什么用呢,写个dome来解释一下:

publicstaticvoidmain(String[] args){        ExecutorService fixedExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(1);        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = (ThreadPoolExecutor) fixedExecutorService;        System.out.println(threadPoolExecutor.getMaximumPoolSize());        threadPoolExecutor.setCorePoolSize(8);                ExecutorService singleExecutorService = Executors.newSingleThreadExecutor();//      运行时异常 java.lang.ClassCastException//      ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor2 = (ThreadPoolExecutor) singleExecutorService;}

对比可以看出,FixedThreadPool可以向下转型为ThreadPoolExecutor,并对其线程池进行配置,而SingleThreadExecutor被包装后,无法成功向下转型。 因此,SingleThreadExecutor被定以后,无法修改,做到了真正的Single。

ScheduledThreadPool

publicstaticScheduledExecutorServicenewScheduledThreadPool(intcorePoolSize){returnnewScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);    }

newScheduledThreadPool调用的是ScheduledThreadPoolExecutor的构造方法,而ScheduledThreadPoolExecutor继承了ThreadPoolExecutor,构造是还是调用了其父类的构造方法。

publicScheduledThreadPoolExecutor(intcorePoolSize){super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,0, NANOSECONDS,newDelayedWorkQueue());    }

二、自定义线程池

什么是java线程池

找的资料,你看一下吧:

多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题,它可以显著减少处理器单元的闲置时间,增加处理器单元的吞吐能力。

假设一个服务器完成一项任务所需时间为:T1

创建线程时间,T2

在线程中执行任务的时间,T3

销毁线程时间。

如果:T1

+

T3

远大于

T2,则可以采用线程池,以提高服务器性能。

一个线程池包括以下四个基本组成部分:

1、线程池管理器(ThreadPool):用于创建并管理线程池,包括

创建线程池,销毁线程池,添加新任务;

2、工作线程(PoolWorker):线程池中线程,在没有任务时处于等待状态,可以循环的执行任务;

3、任务接口(Task):每个任务必须实现的接口,以供工作线程调度任务的执行,它主要规定了任务的入口,任务执行完后的收尾工作,任务的执行状态等;

4、任务队列(taskQueue):用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。

线程池技术正是关注如何缩短或调整T1,T3时间的技术,从而提高服务器程序性能的。它把T1,T3分别安排在服务器程序的启动和结束的时间段或者一些空闲的时间段,这样在服务器程序处理客户请求时,不会有T1,T3的开销了。

线程池不仅调整T1,T3产生的时间段,而且它还显著减少了创建线程的数目,看一个例子:

假设一个服务器一天要处理50000个请求,并且每个请求需要一个单独的线程完成。在线程池中,线程数一般是固定的,所以产生线程总数不会超过线程池中线程的数目,而如果服务器不利用线程池来处理这些请求则线程总数为50000。一般线程池大小是远小于50000。所以利用线程池的服务器程序不会为了创建50000而在处理请求时浪费时间,从而提高效率。

线程池创建的7个参数

java多线程开发时,常常用到线程池技术,这篇文章是对创建java线程池时的七个参数的详细解释。从源码中可以看出,线程池的构造函数有7个参数,分别是corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、unit、workQueue、threadFactory、handler。下面会对这7个参数一一解释。

线程池中会维护一个最小的线程数量,即使这些线程处理空闲状态,他们也不会 被销毁,除非设置了allowCoreThreadTimeOut。这里的最小线程数量即是corePoolSize。

一个任务被提交到线程池后,首先会缓存到工作队列(后面会介绍)中,如果工作队列满了,则会创建一个新线程,然后从工作队列中的取出一个任务交由新线程来处理,而将刚提交的任务放入工作队列。线程池不会无限制的去创建新线程,它会有一个最大线程数量的限制,这个数量即由maximunPoolSize来指定。

一个线程如果处于空闲状态,并且当前的线程数量大于corePoolSize,那么在指定时间后,这个空闲线程会被销毁,这里的指定时间由keepAliveTime来设定。

keepAliveTime的计量单位

新任务被提交后,会先进入到此工作队列中,任务调度时再从队列中取出任务。jdk中提供了四种工作队列:

基于数组的有界阻塞队列,按FIFO排序。新任务进来后,会放到该队列的队尾,有界的数组可以防止资源耗尽问题。当线程池中线程数量达到corePoolSize后,再有新任务进来,则会将任务放入该队列的队尾,等待被调度。如果队列已经是满的,则创建一个新线程,如果线程数量已经达到maxPoolSize,则会执行拒绝策略。

基于链表的无界阻塞队列(其实最大容量为Interger.MAX),按照FIFO排序。由于该队列的近似无界性,当线程池中线程数量达到corePoolSize后,再有新任务进来,会一直存入该队列,而不会去创建新线程直到maxPoolSize,因此使用该工作队列时,参数maxPoolSize其实是不起作用的。

一个不缓存任务的阻塞队列,生产者放入一个任务必须等到消费者取出这个任务。也就是说新任务进来时,不会缓存,而是直接被调度执行该任务,如果没有可用线程,则创建新线程,如果线程数量达到maxPoolSize,则执行拒绝策略。

具有优先级的无界阻塞队列,优先级通过参数Comparator实现。

创建一个新线程时使用的工厂,可以用来设定线程名、是否为daemon线程等等

当工作队列中的任务已到达最大限制,并且线程池中的线程数量也达到最大限制,这时如果有新任务提交进来,该如何处理呢。这里的拒绝策略,就是解决这个问题的,jdk中提供了4中拒绝策略:

该策略下,在 调用者线程 中直接执行该被拒绝任务的run方法,除非线程池已经shutdown,则直接抛弃任务。

该策略下,直接丢弃任务,并抛出RejectedExecutionException异常。

该策略下,直接丢弃任务,什么都不做。

该策略下,抛弃进入队列最早的那个任务,然后尝试把这次拒绝的任务放入队列

到此,构造线程池时的七个参数,就全部介绍完毕了。

java常用的几种线程池实例讲解

下面给你介绍4种线程池:

1、newCachedThreadPool:

底层:返回ThreadPoolExecutor实例,corePoolSize为0;maximumPoolSize为Integer.MAX_VALUE;keepAliveTime为60L;unit为TimeUnit.SECONDS;workQueue为SynchronousQueue(同步队列)

通俗:当有新任务到来,则插入到SynchronousQueue中,由于SynchronousQueue是同步队列,因此会在池中寻找可用线程来执行,若有可以线程则执行,若没有可用线程则创建一个线程来执行该任务;若池中线程空闲时间超过指定大小,则该线程会被销毁。

适用:执行很多短期异步的小程序或者负载较轻的服务器

2、newFixedThreadPool:

底层:返回ThreadPoolExecutor实例,接收参数为所设定线程数量nThread,corePoolSize为nThread,maximumPoolSize为nThread;keepAliveTime为0L(不限时);unit为:TimeUnit.MILLISECONDS;WorkQueue为:new LinkedBlockingQueueRunnable() 无解阻塞队列

通俗:创建可容纳固定数量线程的池子,每隔线程的存活时间是无限的,当池子满了就不在添加线程了;如果池中的所有线程均在繁忙状态,对于新任务会进入阻塞队列中(无界的阻塞队列)

适用:执行长期的任务,性能好很多

3、newSingleThreadExecutor

底层:FinalizableDelegatedExecutorService包装的ThreadPoolExecutor实例,corePoolSize为1;maximumPoolSize为1;keepAliveTime为0L;unit为:TimeUnit.MILLISECONDS;workQueue为:new LinkedBlockingQueueRunnable() 无解阻塞队列

通俗:创建只有一个线程的线程池,且线程的存活时间是无限的;当该线程正繁忙时,对于新任务会进入阻塞队列中(无界的阻塞队列)

适用:一个任务一个任务执行的场景

4、NewScheduledThreadPool:

底层:创建ScheduledThreadPoolExecutor实例,corePoolSize为传递来的参数,maximumPoolSize为Integer.MAX_VALUE;keepAliveTime为0;unit为:TimeUnit.NANOSECONDS;workQueue为:new DelayedWorkQueue() 一个按超时时间升序排序的队列

通俗:创建一个固定大小的线程池,线程池内线程存活时间无限制,线程池可以支持定时及周期性任务执行,如果所有线程均处于繁忙状态,对于新任务会进入DelayedWorkQueue队列中,这是一种按照超时时间排序的队列结构

适用:周期性执行任务的场景

最后给你说一下线程池任务执行流程:

当线程池小于corePoolSize时,新提交任务将创建一个新线程执行任务,即使此时线程池中存在空闲线程。

当线程池达到corePoolSize时,新提交任务将被放入workQueue中,等待线程池中任务调度执行

当workQueue已满,且maximumPoolSizecorePoolSize时,新提交任务会创建新线程执行任务

当提交任务数超过maximumPoolSize时,新提交任务由RejectedExecutionHandler处理

当线程池中超过corePoolSize线程,空闲时间达到keepAliveTime时,关闭空闲线程

当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时,线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭

java线程池的理解

线程池顾名思义是一个装着"线程"的池子,,它包含了很多已经启动好的并且处于睡眠状态的线程.当你有请求时,就会直接使用池子里面的线程而不用去创建.对于请求量很少的时候看起来没多少作用...但是当系统使用人数多了..请求数量很多的时候就会为系统节约大量的资源,让系统不去忙于线程的创建和销毁,,,而让系统更好的完成他的功能.

版权声明:该文观点仅代表作者本人。处理文章:请发送邮件至 三1五14八八95#扣扣.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。