线程池的优点及其原理

• 一 使用线程池的好处

  池化技术应用：线程池、数据库连接池、http连接池等等。

  池化技术的思想主要是为了减少每次获取资源的消耗，提高对资源的利用率。

  线程池提供了一种限制、管理资源的策略。 每个线程池还维护一些基本统计信息，例如已完成任务的数量。

  使用线程池的好处：

  • 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，可以不需要等待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的分配，监控和调优。

   

  二 Executor框架

  Executor框架不仅包括了线程池的管理，还提供了线程工厂、队列以及拒绝策略等，让并发编程变得更加简单。

  Executor框架的使用示意图

  

  1. 主线程首先要创建实现Runnable或Callable接口的任务对象。

  2. 把创建完成的实现Runnable/Callable接口的对象直接交给ExecutorService执行：

     ExecutorService.execute(Runnable command)或者ExecutorService.sumbit(Runnable command)或ExecutorService.sumbit(Callable <T> task).

  3. 如果执行ExecutorService.submit(...)，ExecutorService将返回一个实现Future接口的对象。最后，主线程可以执行FutureTask.get()方法来等待任务执行完成。主线程也可以执行FutureTask.cancel()来取消次任务的执行。

  import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
  import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
  import java.util.concurrent.TimeUnit;
  
  public class ThreadPoolExecutorDemo {
  
      private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
      private static final int MAX_POOL_SIZE = 10;
      private static final int QUEUE_CAPACITY = 100;
      private static final Long KEEP_ALIVE_TIME = 1L;
  
      public static void main(String[] args) {
          ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                  CORE_POOL_SIZE,
                  MAX_POOL_SIZE,
                  KEEP_ALIVE_TIME,
                  TimeUnit.SECONDS,
                  new ArrayBlockingQueue<>(QUEUE_CAPACITY),
                  new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
  
          //执行线程代码
  
          executor.shutdown();
  
      }
  
  }

  CORE_POOL_SIZE:核心线程数定义了最小可以同时运行的线程数量。

  MAX_POOL_SIZE：当队列中存放的任务到达队列容量的时候，当前可以同时运行的线程数量变为最大线程数。

  QUEUE_CAPACITY：当新任务加入是会先判断当前运行的线程数量是否达到核心线程数，如果达到的话，任务就会被存放到队列中。

  KEEP_ALIVE_TIME：当线程池中的线程数量大于核心线程数时，如果这时没有新的任务提交，核心线程外的线程不会立即销毁，而是会等待，直到等待的时间超过KEEP_ALIVE_TIME才会被回收销毁。

  ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()：调用执行自己的线程运行任务，也就是直接在调用execute方法的线程运行（run）被拒绝的任务，如果执行程序已关闭，则会丢弃任务。因此这种策略会降低新任务的提交速度，影响程序的整体性能。另外，这个策略喜欢增加队列容量。如果应用程序可以承受此延迟并且不能任务丢弃一个任务请求的话，可以选择这个策略。

   

  线程池分析原理

  

   

  三 线程池大小确定

  有一个简单且使用面比较广的公式：

  • CPU密集型任务（N+1）：这种任务消耗的主要是CPU资源，可以将线程数设置为N（CPU核心数）+1，比CPU核心数多出来一个线程是为了防止线程偶发的缺页中断，或者其他原因导致的任务暂停而带来的影响。一旦任务停止，CPU就会出于空闲状态，而这种情况下多出来一个线程就可以充分利用CPU的空闲时间。

  • I/O密集型（2N）：这种任务应用起来，系统大部分时间用来处理I/O交互，而线程在处理I/O的是时间段内不会占用CPU来处理，这时就可以将CPU交出给其他线程使用。因此在I/O密集型任务的应用中，可以配置多一些线程，具体计算方是2N。