如何理解Java常见知识点中的线程池-创新互联

这期内容当中小编将会给大家带来有关如何理解Java常见知识点中的线程池，文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述，阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。

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线程池的基本思想是一种对象池，在程序启动时就开辟一块内存空间，里面存放了众多(未死亡)的线程，池中线程执行调度由池管理器来处理。当有线程任务时，从池中取一个，执行完成后线程对象归池，这样可以避免反复创建线程对象所带来的性能开销，节省了系统的资源。

一. 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(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。；

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，调优和监控。

对线程进行一些简单的管理，比如：延时执行、定时循环执行的策略等，运用线程池都能进行很好的实现

一个线程池包括以下四个基本组成部分：

  • 线程池管理器（ThreadPool）：用于创建并管理线程池，包括 创建线程池，销毁线程池，添加新任务；

  • 工作线程（WorkThread）：线程池中线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务；

  • 任务接口（Task）：每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，它主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等；

  • 任务队列（taskQueue）：用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。

二. ThreadPoolExecutor类

讲到线程池，要重点介绍java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor类，ThreadPoolExecutor是线程池中最核心的一个类。

我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize,keepAliveTime, 
milliseconds,runnableTaskQueue, threadFactory,handler);

  • corePoolSize（线程池的基本大小）：当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。

  • maximumPoolSize（线程池大大小）：线程池允许创建的大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

  • runnableTaskQueue（任务队列）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。

  • ThreadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字，Debug和定位问题时非常又帮助。

  • RejectedExecutionHandler（拒绝策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。n AbortPolicy：直接抛出异常。

  • keepAliveTime（线程活动保持时间）：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。

  • TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

向线程池提交任务

我们可以通过execute()或submit()两个方法向线程池提交任务，不过它们有所不同

  • execute()方法没有返回值，所以无法判断任务知否被线程池执行成功

    threadsPool.execute(new Runnable() {
  
@Override
  public void run() {
  // TODO Auto-generated method stub
 }
});

  • submit()方法返回一个future,那么我们可以通过这个future来判断任务是否执行成功，通过future的get方法来获取返回值

    try {
   Object s = future.get();
 } catch (InterruptedException e) {
 // 处理中断异常
 } catch (ExecutionException e) {
 // 处理无法执行任务异常
 } finally {
 // 关闭线程池
 executor.shutdown();
}

    线程池的关闭

我们可以通过shutdown()或shutdownNow()方法来关闭线程池，不过它们也有所不同

  • shutdown的原理是只是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。

  • shutdownNow的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会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。

ThreadPoolExecutor执行的策略

线程数量未达到corePoolSize，则新建一个线程(核心线程)执行任务

线程数量达到了corePools，则将任务移入队列等待

队列已满，新建线程(非核心线程)执行任务

队列已满，总线程数又达到了maximumPoolSize，就会由(RejectedExecutionHandler)抛出异常

四种拒绝策略

  • ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() 抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常

  • ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() 抛弃当前的任务

  • ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() 抛弃旧的任务 （队列中的第一个任务替换为当前新进来的任务执行）

  • ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() 重试添加当前的任务，他会自动重复调用execute()方法

三. Java通过Executors提供四种线程池

1. CachedThreadPool()：可缓存线程池。

  • 线程数无限制

  • 有空闲线程则复用空闲线程，若无空闲线程则新建线程 一定程序减少频繁创建/销毁线程，减少系统开销

CachedThreadPool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

2. FixedThreadPool()：定长线程池。

  • 可控制线程大并发数（同时执行的线程数）

  • 超出的线程会在队列中等待

  • 如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

3. ScheduledThreadPool()：

  • 定时线程池。

  • 支持定时及周期性任务执行。

newscheduledThreadPool创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下.表示延迟1秒后每3秒执行一次

public class ThreadPoolExecutorTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
            }
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);// 表示延迟1秒后每3秒执行一次
    }
}

4. SingleThreadExecutor()：单线程化的线程池。

  • 有且仅有一个工作线程执行任务

  • 所有任务按照指定顺序执行，即遵循队列的入队出队规则

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，如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行

四. 线程池的监控

通过继承线程池并重写线程池的beforeExecute，afterExecute和terminated方法，我们可以在任务执行前，执行后和线程池关闭前干一些事情。如监控任务的平均执行时间，大执行时间和最小执行时间等。这几个方法在线程池里是空方法。

上述就是小编为大家分享的如何理解Java常见知识点中的线程池了，如果刚好有类似的疑惑，不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识，欢迎关注创新互联-成都网站建设公司行业资讯频道。


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