第9章 Java中的线程池
- 使用线程池能带来的好处
- 降低资源消耗
- 通过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，任务可以不需要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，如果无限制地创建，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、调优和监控
9.1 线程池的实现原理
- 当提交一个新任务到线程池时
- 线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务
- 如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务
- 如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下个流程
- 线程池判断工作队列是否已经满
- 如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里
- 如果工作队列满了，则进入下个流程
- 线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态
- 如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务
- 如果已满，则交给饱和策略来处理这个任务
- ThreadPoolExecutor执行execute()方法
- 如果当前运行的线程<corePoolSize，则创建新线程来执行任务
- 如果运行的线程>=corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue
- 如果无法将任务加入BlockingQueue，则创建新的线程来处理任务
- 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
- ThreadPoolExecutor的总体设计思路，是为了在执行execute()方法时，尽可能地避免获取全局锁
- 线程池创建线程时，会将线程封装成工作线程Worker，Worker在执行完任务后，还会循环获取工作队列里的任务来执行
- 线程池中的线程执行任务分两种情况
- 在execute()方法中创建一个线程时，会让这个线程执行当前任务
- 这个线程执行完任务后，会反复从BlockingQueue获取任务来执行
9.2 线程池的使用
9.2.1 线程池的创建
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds, runnableTaskQueue, threadFactory, handler);
- corePoolSize：线程池的基本大小
- runnableTaskQueue：保存等待执行的任务的阻塞队列
- ArrayBlockingQueue
- 是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按FIFO原则对元素进行排序
- LinkedBlockingQueu
- 一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue
- 静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列
- SynchronousQueue
- 一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue
- 静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列
- PriorityBlockingQueue
- maximumPoolSize：线程池最大数量
- threadFactory：用于设置创建线程的工厂
- RejectedExecutionHandler：饱和策略
- AbortPolicy：直接抛出异常
- CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务
- DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务
- DiscardPolicy：不处理，丢弃掉
9.2.2 向线程池提交任务
- 向线程池提交任务可以使用execute()或submit()方法
- execute()方法用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功
- submit()方法用于提交需要返回值的任务
- 线程池会返回一个future类型的对象，通过这个future对象可以判断任务是否执行成功
- 通过future的get()方法来获取返回值，get()方法会阻塞当前线程直到任务完成
- 使用get(long timeout，TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回，这时候有可能任务没有执行完
9.2.3 关闭线程池
- 通过调用线程池的shutdown()或shutdownNow()方法来关闭线程池
- 原理是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止
- shutdownNow()方法首先将线程池的状态设置成STOP，然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表
- shutdown()方法将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程
- 调用了关闭方法后，isShutdown()方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后，才表示线程池关闭成功，这时调用isTerminaed()方法会返回true
- 调用哪种方法来关闭线程池是由提交到线程池的任务特性决定
- 通常调用shutdown方法来关闭线程池
- 如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow方法
9.2.4 合理地配置线程池
- 合理地配置线程池，就必须分析任务特性
- 任务的性质：CPU密集型任务、IO密集型任务和混合型任务
- CPU密集型任务应配置尽可能小的线程，如配置N+1个线程的线程池
- IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，则应配置尽可能多的线程，如2*N
- 混合型的任务，如果可以拆分，将其拆分成一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务
- 这两个任务执行的时间相差不是太大，那么分解后执行的吞吐量将高于串行执行的吞吐量
- 这两个任务执行时间相差太大，则没必要进行分解。可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获得当前设备的CPU个数
- 任务的优先级：高、中和低
- 优先级不同的任务可以使用优先级队列PriorityBlockingQueue来处理，它可以让优先级高的任务先执行
- 如果一直有优先级高的任务提交到队列里，那么优先级低的任务可能永远不能执行
- 任务的执行时间：长、中和短
- 执行时间不同的任务可以交给不同规模的线程池来处理，或可以使用优先级队列，让执行时间短的任务先执行
- 任务的依赖性：是否依赖其他系统资源，如数据库连接
- 依赖数据库连接池的任务，因为线程提交SQL后需要等待数据库返回结果，等待的时间越长，则CPU空闲时间就越长，那么线程数应该设置得越大，这样才能更好地利用CPU
- 建议使用有界队列，有界队列能增加系统的稳定性和预警能力
9.2.5 线程池的监控
- 通过线程池提供的参数进行监控
- taskCount：线程池需要执行的任务数量
- completedTaskCount：线程池在运行过程中已完成的任务数量，小于或等于taskCount
- largestPoolSize：线程池里曾经创建过的最大线程数量。通过这个数据可以知道线程池是否曾经满过。如该数值等于线程池的最大大小，则表示线程池曾经满过
- getPoolSize：线程池的线程数量。如果线程池不销毁的话，线程池里的线程不会自动销毁，所以这个大小只增不减
- getActiveCount：获取活动的线程数
《Java并发编程艺术》
方腾飞 魏鹏 程晓明 著
机械工业出版社