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如何理解Java常见知识点中的线程池

发布时间:2021-11-20 15:46:13 来源:亿速云 阅读:111 作者:柒染 栏目:软件技术

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。

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(线程池最大大小):线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了,并且已创建的线程数小于最大线程数,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

  • 可控制线程最大并发数(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,最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,欢迎关注亿速云行业资讯频道。

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