多线程(五)线程池

本文简述线程池的概念,在编程过程中应该注意哪些问题,从入门的使用到底层原理简述。建议结合(三)数据容器中文的阻塞队列一起,更容易理解线程池。
首先弄清楚两个问题:
1、线程池是什么?
线程池做的工作主要是控制运行线程的数量,处理过程中将任务放入队列,然后再线程创建后启动这些任务,如果线程数量超过了最大数量,超出的线程将排队等待,等其他线程执行完毕,再从队列中取出任务来执行。
2、这样做的好处是什么?
线程复用,控制最大并发数,管理线程。
一、降低资源消耗。提供重复利用已经创建的线程,降低线程创建和销毁造成的消耗。
二、提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要等待线程创建就能立即执行。
三、提高线程的可管理性,线程是稀缺资源,如果无限制的创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配,调优和监管。

一、线程的获取方式

1、继承Thread类
2、实现Runnable接口
3、实现Callable接口
具体使用如下图:
在这里插入图片描述

二、线程池的创建和使用

Java中的线程池是通过Executor框架实现的,类似于Collection集合框架和Collections集合框架帮助类,也有一个Executors工具类帮助创建线程池。主要有这三种用法:

Executors.newFixedThreadPool(5);		//一池多线程 这里是5
Executors.newSingleThreadExecutor();	//一池1线程
Executors.newCachedThreadPool();		//随机的扩容变动线程

创建线程池并且使用,当超过线程池容量的任务创建时,会进入阻塞队列,永远只有规定数量的线程,执行任务线程的数量不会超过规定数量。
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JDK源码及注解的翻译如下:
在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

三、底层原理

当点击这些创建线程池的方法,会发现底层其实是一个5参数或者说7参数的ThreadPoolExecutor对象。5参数是因为另外两个参数是JDK默认的。
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创建线程池7参数的含义
1、corePoolSize:线程池中的常驻核心线程数。在创建了线程池之后,当有请求任务来了之后,就会安排池中的线程去执行请求任务,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中。
2、maximumPoolSize : 线程池所能容纳同时执行的最大线程数,必须大于等于1
3、keepAliveTile:多余的空闲线程的存活时间,当线程池数量超过corePoolSize的时,当空闲时间达到该值得时候,多余空闲线程会被销。默认情况下,只有当线程池中的线程数大于corePoolSize的时候,keepAliveTime才会起作用,知道线程池中的线程数不大于corePoolSize .
毁直到只剩下corePoolSize个线程为止。
4、unit :keepAliveTime的时间单位。在规定的时间单位里面,没有新的任务了,线程没有执行,这些线程就会被销毁,直至数量降低为corePoolSize的数量。
5、workQueue : 任务队列,被提交但是还没有被执行的任务。
6、threadFactory:表示生产线程池中工作线程的线程工厂,用于创建线程一般默认的即可。
7、handler: 拒绝策略,表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数时,如何来拒绝。

底层工作原理

理解这些参数也就不难分析出线程池的工作原理

1、在创建了线程池之后,等待提交过来的任务请求
2、当调用execute()方法添加一个请求任务时,线程池会做以下判断:
	2.1、如果正在运行的线程数量小于corePoolSize,那么马上创建线程运行这个任务;
	2.2、如果正运行的线程数量大于或者等于corePoolSize,那么会将这个线程放入队列;
	2.3、如果这个时候队列满了并且正在运行的线程数量小于maximumPoolSize,那么还是		要创建非核心线程立刻运行这个任务
	2.4、如果队列满了并且正在运行的线程数量大于或者等于maximumPoolSize,那么线程		池会启动饱和和拒绝策略来执行。
3、当一个线程完成任务的时候,它会从队列中取下一个任务来执行。
4、当一个线程无事可做超过一定时间(KeepAliveTime)时,线程池会判断:
	如果当前运行的线程数量大于corePoolSize,那么这个线程就被停掉。
	所以线程池的所有任务完成后它最终会收缩到corePoolSize的大小。

拒绝策略

等待队列满了,再也塞不下新的任务了,同时线程池中的max线程也达到了,无法继续为新的任务服务,这时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。

JDK内置的拒绝策略:
1、AbortPolicy(莫仍):直接抛出RejectedException异常阻止系统正常运行
2、CallerRunsPolicy:“调用者运行”一种调节机制,给策略既不会抛弃任务,也不会抛出异常,而是将某些任务回退带调用者,从而降低新任务的流量。
3、DiscardOldestPolicy:抛弃队列中等待最久的任务,然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务。
4、DiscardPolicy:直接丢弃任务,不予处理也不抛出异常。如果运行任务失败,这是最好的一种方案。
JDK内置的拒绝策略均是实现了RejectedExecutionHandler接口。

四、实际生产

1、不使用JDK自带的线程池创建方式
不允许使用Executors去创建,而是通过ThreadPoolExecutior的方式,因为JDK内置的阻塞队列是LinkedBlockingQueue ,即:由链表构成的有界阻塞队列(但大小默认值为Integer.MAX_VALUE 这个数字特别大21亿,基本无界),所以任务请求会大量堆积。

2、最佳的线程池数量
CPU密集型系统:改任务需要大量运算,没有阻塞,CPU一直在全速运行,一般配置为:CPU核心数+1 个线程的线程池。
IO密集型系统:IO密集型的任务线程并不是一直在执行任务,则应该配置尽可能多的线程数量,这个数量取决于IO阻塞的程度。

3、建议手写符合实际需求的阻塞队列和拒绝策略

五、死锁

死锁指的是两个或者多个以上的进程在执行过程中,因为争夺资源而造成的一种相互等待的现象,若无外力干涉那它们将会无法推进下去,若系统资源充足,进程资源请求都能够得到满足,死锁出现的可能性比较低。
产生的原因:系统资源不足、进程运行推进的顺序不恰当、资源分配不恰当等。
简单示例如下:
在这里插入图片描述简单排查步骤:
1、jps命令查看死锁线程
在这里插入图片描述
2、使用jstack查看线程状态
在这里插入图片描述
那么如何调试?这就涉及JVM的知识体系,在后续的文章中会再说!

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