六、线程池
1、使用优点
-
降低资源消耗
可以重复利用已创建的线程，降低线程创建和销毁造成的消耗
-
提高响应速度
当任务到达时，可以不用等到线程创建就能立即执行
-
提高线程的可管理性
线程是稀缺资源，无限地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性。而使用线程池可以进行统一分配、调优和监控
2、线程池的创建
通过java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor来创建
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
}
corePoolSize：核心线程数
maximumPoolSize：最大线程数（包括核心线程数）
keepAliveTime：非核心线程的存活时间（数值）。非核心线程（空闲状态）等待执行新的任务的终结最大时长（wait for new tasks before terminating）java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
unit：非核心线程的存活时间（单位）
workQueue：线程任务队列
threadFactory：生成线程的方法工厂。比如使用默认的静态方法创建的线程工厂java.util.concurrent.Executors#defaultThreadFactory
handler：线程任务拒绝策略。比如使用默认的拒绝执行策略java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
/* 会直接抛出异常 */
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
" rejected from " +
e.toString());
}
3、工作方式
- 当执行线程任务时，先判断是否达到核心线程数（corePoolSize），如果没有达到，则会创建新的线程来执行线程任务，否则就将线程任务加入到阻塞队列中（BlockingQueue）
- 当阻塞队列已满时，并且还未达到最大线程数（maximumPoolSize）时，会创建新的线程来执行线程任务
- 当达到最大线程数时，如果还需要执行线程任务，则会执行拒绝策略（handler）
- 当额外的线程（非核心线程）空闲时，且达到了最大等待时间，那么它们就会被终结（TERMINATED）
注意：当创建新的线程时，需要获取全局锁
/**
* Lock held on access to workers set and related bookkeeping.
* While we could use a concurrent set of some sort, it turns out
* to be generally preferable to use a lock. Among the reasons is
* that this serializes interruptIdleWorkers, which avoids
* unnecessary interrupt storms, especially during shutdown.
* Otherwise exiting threads would concurrently interrupt those
* that have not yet interrupted. It also simplifies some of the
* associated statistics bookkeeping of largestPoolSize etc. We
* also hold mainLock on shutdown and shutdownNow, for the sake of
* ensuring workers set is stable while separately checking
* permission to interrupt and actually interrupting.
*/
private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
// ... ...
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
w = new Worker(firstTask);
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// Recheck while holding lock.
// Back out on ThreadFactory failure or if
// shut down before lock acquired.
int rs = runStateOf(ctl.get());
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
throw new IllegalThreadStateException();
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
虽然可以使用并发的手段，但是最好还是使用锁。因为一方面可以确保线程安全，使得线程池运行稳定；另一方面也简化了一些操作（线程池源码实现）
4、最佳实践
- 合理配置最大线程数
- CPU密集型任务：CPU核数 + 1【减少线程的切换】
- IO密集型任务 [计算方式一]：CPU核数 × 2
- IO密集型任务 [计算方式二]：CPU核数 / (1 - 阻塞系数)，阻塞系数在 0.8 ~ 0.9之间【提高吞吐量】
- 合理配置非核心线程的存活时间（keepAliveTime），假如需要执行的任务有很多，且任务执行时间较短，则可以调大这个时间，以提高线程的利用率
- 合理配置阻塞队列的大小，如果太大，不仅无法执行到任务，还有可能耗尽内存资源
- 关闭线程池有2种方法，
shutdown是只关闭线程池，但未完成的任务还是会让其执行完；shutdownNow是关闭线程池，但未完成的也要终结