线程池一般用在什么情况下?为什么在定时任务中用的比较多呢?

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线程池不是什么时候都要用的,他也是一种资源,用的不对可能并不会带来性能上的提高,正确的使用方法是有一堆任务需要创建线程去执行,任务就是对象,在java里面,就好比是实现了Runnable接口的对象,那么此时就用线程池,如果紧紧就个吧两个进程,那得了,还是没必要,其实线程池,我看在效率上来讲,就是降低了线程创建的时间消耗,实际上原理和创建单个的线程差不太多。
因为创建线程开销比较大,当你的程序需要频繁地创建销毁一些相同的线程时,就可以先创建一定数量的线程,让他们睡眠,当需要线程的时候,就从里面拿一个出来跑,跑完了再放回去,这样就增加了效率。

在什么情况下使用线程池

在什么情况下使用线程池? 

    1.单个任务处理的时间比较短 
    2.将需处理的任务的数量大 

    使用线程池的好处: 

    1.减少在创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销 
    2.如不使用线程池,有可能造成系统创建大量线程而导致消耗完系统内存以及”过度切换”。

什么是线程池?

线程池是一种多线程处理形式,处理过程中将任务提交到线程池,任务的执行交由线程池来管理。

如果每个请求都创建一个线程去处理,那么服务器的资源很快就会被耗尽,使用线程池可以减少创建和销毁线程的次数,每个工作线程都可以被重复利用,可执行多个任务。

为什么要使用线程池?

创建线程和销毁线程的花销是比较大的,这些时间有可能比处理业务的时间还要长。这样频繁的创建线程和销毁线程,再加上业务工作线程,消耗系统资源的时间,可能导致系统资源不足。(我们可以把创建和销毁的线程的过程去掉)

线程池有什么作用?

线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。

1、提高效率 创建好一定数量的线程放在池中,等需要使用的时候就从池中拿一个,这要比需要的时候创建一个线程对象要快的多。

2、方便管理 可以编写线程池管理代码对池中的线程同一进行管理,比如说启动时有该程序创建100个线程,每当有请求的时候,就分配一个线程去工作,如果刚好并发有101个请求,那多出的这一个请求可以排队等候,避免因无休止的创建线程导致系统崩溃。

说说几种常见的线程池及使用场景

1、newSingleThreadExecutor

创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

2、newFixedThreadPool

创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。

3、newCachedThreadPool

创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。

4、newScheduledThreadPool

创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。

线程池中的几种重要的参数

corePoolSize就是线程池中的核心线程数量,这几个核心线程,只是在没有用的时候,也不会被回收

maximumPoolSize就是线程池中可以容纳的最大线程的数量

keepAliveTime,就是线程池中除了核心线程之外的其他的最长可以保留的时间,因为在线程池中,除了核心线程即使在无任务的情况下也不能被清                                除,其余的都是有存活时间的,意思就是非核心线程可以保留的最长的空闲时间,

util,就是计算这个时间的一个单位。

workQueue,就是等待队列,任务可以储存在任务队列中等待被执行,执行的是FIFIO原则(先进先出)。

threadFactory,就是创建线程的线程工厂。

handler,是一种拒绝策略,我们可以在任务满了之后,拒绝执行某些任务。

说说线程池的拒绝策略

    当请求任务不断的过来,而系统此时又处理不过来的时候,我们需要采取的策略是拒绝服务。RejectedExecutionHandler接口提供了拒绝任务处理的自定义方法的机会。在ThreadPoolExecutor中已经包含四种处理策略。

AbortPolicy策略:该策略会直接抛出异常,阻止系统正常工作。

CallerRunsPolicy 策略:只要线程池未关闭,该策略直接在调用者线程中,运行当前的被丢弃的任务。

DiscardOleddestPolicy策略: 该策略将丢弃最老的一个请求,也就是即将被执行的任务,并尝试再次提交当前任务。

DiscardPolicy策略:该策略默默的丢弃无法处理的任务,不予任何处理。

    除了JDK默认提供的四种拒绝策略,我们可以根据自己的业务需求去自定义拒绝策略,自定义的方式很简单,直接实现RejectedExecutionHandler接口即可。

execute和submit的区别?

    在前面的讲解中,我们执行任务是用的execute方法,除了execute方法,还有一个submit方法也可以执行我们提交的任务。

这两个方法有什么区别呢?分别适用于在什么场景下呢?我们来做一个简单的分析。

execute适用于不需要关注返回值的场景,只需要将线程丢到线程池中去执行就可以了。

submit方法适用于需要关注返回值的场景

五种线程池的使用场景

newSingleThreadExecutor:一个单线程的线程池,可以用于需要保证顺序执行的场景,并且只有一个线程在执行。

newFixedThreadPool:一个固定大小的线程池,可以用于已知并发压力的情况下,对线程数做限制。

newCachedThreadPool:一个可以无限扩大的线程池,比较适合处理执行时间比较小的任务。

newScheduledThreadPool:可以延时启动,定时启动的线程池,适用于需要多个后台线程执行周期任务的场景。

newWorkStealingPool:一个拥有多个任务队列的线程池,可以减少连接数,创建当前可用cpu数量的线程来并行执行。

线程池的关闭

关闭线程池可以调用shutdownNow和shutdown两个方法来实现

shutdownNow:对正在执行的任务全部发出interrupt(),停止执行,对还未开始执行的任务全部取消,并且返回还没开始的任务列表。

shutdown:当我们调用shutdown后,线程池将不再接受新的任务,但也不会去强制终止已经提交或者正在执行中的任务。

初始化线程池时线程数的选择

如果任务是IO密集型,一般线程数需要设置2倍CPU数以上,以此来尽量利用CPU资源。

如果任务是CPU密集型,一般线程数量只需要设置CPU数加1即可,更多的线程数也只能增加上下文切换,不能增加CPU利用率。

上述只是一个基本思想,如果真的需要精确的控制,还是需要上线以后观察线程池中线程数量跟队列的情况来定。

线程池都有哪几种工作队列

1、ArrayBlockingQueue

是一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。

2、LinkedBlockingQueue

一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO (先进先出) 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

3、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。

4、PriorityBlockingQueue

一个具有优先级的无限阻塞队列。
 

1. 进程和线程之间有什么不同? 一个进程是一个独立(self contained)的运行环境,它可以被看作一个程序或者一个应用。而线程是在进程中执行的一个任务。Java运行环境是一个包含了不同的类和程序的单一进程。线程可以被称为轻量级进程。线程需要较少的资源来创建和驻留在进程中,并且可以共享进程中的资源。


2. 多线程编程的好处是什么?  在多线程程序中,多个线程被并发的执行以提高程序的效率,CPU不会因为某个线程需要等待资源而进入空闲状态。多个线程共享堆内存(heap memory),因此创建多个线程去执行一些任务会比创建多个进程更好。举个例子,Servlets比CGI更好,是因为Servlets支持多线程而CGI不支持。


3. 用户线程和守护线程有什么区别?  当我们在Java程序中创建一个线程,它就被称为用户线程。一个守护线程是在后台执行并且不会阻止JVM终止的线程。当没有用户线程在运行的时候,JVM关闭程序并且退出。一个守护线程创建的子线程依然是守护线程。


4. 我们如何创建一个线程?  有两种创建线程的方法:一是实现Runnable接口,然后将它传递给Thread的构造函数,创建一个Thread对象;二是直接继承Thread类。若想了解更多可以阅读这篇关于如何在Java中创建线程的文章。


5. 有哪些不同的线程生命周期?  当我们在Java程序中新建一个线程时,它的状态是New。当我们调用线程的start()方法时,状态被改变为Runnable。线程调度器会为 Runnable线程池中的线程分配CPU时间并且讲它们的状态改变为Running。其他的线程状态还有Waiting,Blicked 和Dead。读这篇文章可以了解更多关于线程生命周期的知识。


6. 可以直接调用Thread类的run()方法么?  当然可以,但是如果我们调用了Thread的run()方法,它的行为就会和普通的方法一样,为了在新的线程中执行我们的代码,必须使用Thread.start()方法。


7. 如何让正在运行的线程暂停一段时间?  我们可以使用Thread类的Sleep()方法让线程暂停一段时间。需要注意的是,这并不会让线程终止,一旦从休眠中唤醒线程,线程的状态将会被改变为 Runnable,并且根据线程调度,它将得到执行。


8. 你对线程优先级的理解是什么?  每一个线程都是有优先级的,一般来说,高优先级的线程在运行时会具有优先权,但这依赖于线程调度的实现,这个实现是和操作系统相关的(OS dependent)。我们可以定义线程的优先级,但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。线程优先级是一个int变量(从1-10),1代表最低优先级,10代表最高优先级。


9. 什么是线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing)?  线程调度器是一个操作系统服务,它负责为Runnable状态的线程分配CPU时间。一旦我们创建一个线程并启动它,它的执行便依赖于线程调度器的实现。时间分片是指将可用的CPU时间分配给可用的 Runnable线程的过程。分配CPU时间可以基于线程优先级或者线程等待的时间。线程调度并不受到Java虚拟机控制,所以由应用程序来控制它是更好的选择(也就是说不要让你的程序依赖于线程的优先级)。


10. 在多线程中,什么是上下文切换(context-switching)?  上下文切换是存储和恢复CPU状态的过程,它使得线程执行能够从中断点恢复执行。上下文切换是多任务操作系统和多线程环境的基本特征。


11. 你如何确保main()方法所在的线程是Java程序最后结束的线程? 我们可以使用Thread类的joint()方法来确保所有程序创建的线程在main()方法退出前结束。这里有一篇文章关于Thread类的joint()方法


12.线程之间是如何通信的?  当线程间是可以共享资源时,线程间通信是协调它们的重要的手段。Object类中wait()\notify()\notifyAll()方法可以用于线程间通信关于资源的锁的状态。点击这里有更多关于线程wait, notify和notifyAll.


13.为什么线程通信的方法wait(), notify()和notifyAll()被定义在Object类里? Java的每个对象中都有一个锁(monitor,也可以成为监视器) 并且wait(),notify()等方法用于等待对象的锁或者通知其他线程对象的监视器可用。在Java的线程中并没有可供任何对象使用的锁和同步器。这就是为什么这些方法是Object类的一部分,这样Java的每一个类都有用于线程间通信的基本方法


14. 为什么wait(), notify()和notifyAll()必须在同步方法或者同步块中被调用?  当一个线程需要调用对象的wait()方法的时候,这个线程必须拥有该对象的锁,接着它就会释放这个对象锁并进入等待状态直到其他线程调用这个对象上的notify()方法。同样的,当一个线程需要调用对象的notify()方法时,它会释放这个对象的锁,以便其他在等待的线程就可以得到这个对象锁。由于所有的这些方法都需要线程持有对象的锁,这样就只能通过同步来实现,所以他们只能在同步方法或者同步块中被调用。

15. 为什么Thread类的sleep()和yield()方法是静态的?  Thread类的sleep()和yield()方法将在当前正在执行的线程上运行。所以在其他处于等待状态的线程上调用这些方法是没有意义的。这就是为什么这些方法是静态的。它们可以在当前正在执行的线程中工作,并避免程序员错误的认为可以在其他非运行线程调用这些方法。

16.如何确保线程安全? 在Java中可以有很多方法来保证线程安全——同步,使用原子类(atomic concurrent classes),实现并发锁,使用volatile关键字,使用不变类和线程安全类。在线程安全教程中,你可以学到更多。


17. volatile关键字在Java中有什么作用?  当我们使用volatile关键字去修饰变量的时候,所以线程都会直接读取该变量并且不缓存它。这就确保了线程读取到的变量是同内存中是一致的。


18. 同步方法和同步块,哪个是更好的选择?  同步块是更好的选择,因为它不会锁住整个对象(当然你也可以让它锁住整个对象)。同步方法会锁住整个对象,哪怕这个类中有多个不相关联的同步块,这通常会导致他们停止执行并需要等待获得这个对象上的锁。


19.如何创建守护线程?  使用Thread类的setDaemon(true)方法可以将线程设置为守护线程,需要注意的是,需要在调用start()方法前调用这个方法,否则会抛出IllegalThreadStateException异常。


20. 什么是ThreadLocal?  ThreadLocal用于创建线程的本地变量,我们知道一个对象的所有线程会共享它的全局变量,所以这些变量不是线程安全的,我们可以使用同步技术。但是当我们不想使用同步的时候,我们可以选择ThreadLocal变量。
  每个线程都会拥有他们自己的Thread变量,它们可以使用get()\set()方法去获取他们的默认值或者在线程内部改变他们的值。ThreadLocal实例通常是希望它们同线程状态关联起来是private static属性。在ThreadLocal例子这篇文章中你可以看到一个关于ThreadLocal的小程序。


21. 什么是Thread Group?为什么建议使用它? ThreadGroup是一个类,它的目的是提供关于线程组的信息。
ThreadGroup API比较薄弱,它并没有比Thread提供了更多的功能。它有两个主要的功能:一是获取线程组中处于活跃状态线程的列表;二是设置为线程设置未捕获异常处理器(ncaught exception handler)。但在Java 1.5中Thread类也添加了setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh) 方法,所以ThreadGroup是已经过时的,不建议继续使用。
  t1.setUncaughtExceptionHandler(new UncaughtExceptionHandler(){ @Override public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) { System.out.println("exception occured:"+e.getMessage()); } });

22. 什么是Java线程转储(Thread Dump),如何得到它?  线程转储是一个JVM活动线程的列表,它对于分析系统瓶颈和死锁非常有用。有很多方法可以获取线程转储——使用Profiler,Kill -3命令,jstack工具等等。我更喜欢jstack工具,因为它容易使用并且是JDK自带的。由于它是一个基于终端的工具,所以我们可以编写一些脚本去定时的产生线程转储以待分析。读这篇文档可以了解更多关于产生线程转储的知识。


23. 什么是死锁(Deadlock)?如何分析和避免死锁? 死锁是指两个以上的线程永远阻塞的情况,这种情况产生至少需要两个以上的线程和两个以上的资源。
  分析死锁,我们需要查看Java应用程序的线程转储。我们需要找出那些状态为BLOCKED的线程和他们等待的资源。每个资源都有一个唯一的id,用这个id我们可以找出哪些线程已经拥有了它的对象锁。
避免嵌套锁,只在需要的地方使用锁和避免无限期等待是避免死锁的通常办法,阅读这篇文章去学习如何分析死锁


24. 什么是Java Timer类?如何创建一个有特定时间间隔的任务?  java.util.Timer是一个工具类,可以用于安排一个线程在未来的某个特定时间执行。Timer类可以用安排一次性任务或者周期任务。
  java.util.TimerTask是一个实现了Runnable接口的抽象类,我们需要去继承这个类来创建我们自己的定时任务并使用Timer去安排它的执行。
这里有关于java Timer的例子


25. 什么是线程池?如何创建一个Java线程池? 一个线程池管理了一组工作线程,同时它还包括了一个用于放置等待执行的任务的队列。
  java.util.concurrent.Executors提供了一个 java.util.concurrent.Executor接口的实现用于创建线程池。线程池例子展现了如何创建和使用线程池,或者阅读ScheduledThreadPoolExecutor例子,了解如何创建一个周期任务。

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