Java 线程池总结

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概念

线程池(英语:thread pool):一种线程使用模式。线程池维护着多个线程,等待着监督管理者分配可并发执行的任务。
Java中从JDK1.5开始出现。

原因

使用线程池的原因:
多线程运行时间,系统不断的启动和关闭新线程,成本非常高,
线程过多会带来调度开销,进而影响缓存局部性和整体性能。以及过度切换线程的危险,从而可能导致系统资源的崩溃。
这时,线程池就是最好的选择了。

线程池的工作机制

  1. 在线程池的编程模式下,任务是提交给整个线程池,而不是直接提交给某个线程,线程池在拿到任务后,就在内部寻找是否有空闲的线程,如果有,则将任务交给某个空闲的线程。(生产者-消费者模式)
    Task <-> BlockingQueue <-> Thread Pool
    
  2. 一个线程同时只能执行一个任务,但可以同时向一个线程池提交多个任务。

线程池的优势

  1. 降低系统资源消耗,通过重用已存在的线程,降低线程创建和销毁造成的消耗;
  2. 提高系统响应速度,当有任务到达时,通过复用已存在的线程,无需等待新线程的创建便能立即执行;
  3. 方便线程并发数的管控。因为线程若是无限制的创建,可能会导致内存占用过多而产生OOM,并且会造成cpu过度切换(cpu切换线程是有时间成本的(需要保持当前执行线程的现场,并恢复要执行线程的现场))。
  4. 提供更强大的功能,延时定时线程池。

ThreadPoolExecutor

	public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler)

参数解释:
1、corePoolSize(线程池基本大小):当向线程池提交一个任务时,若线程池已创建的线程数小于corePoolSize,即便此时存在空闲线程,也会通过创建一个新线程来执行该任务,直到已创建的线程数大于或等于corePoolSize时,(除了利用提交新任务来创建和启动线程(按需构造),也可以通过 prestartCoreThread() 或 prestartAllCoreThreads() 方法来提前启动线程池中的基本线程。)

2、maximumPoolSize(线程池最大大小):线程池所允许的最大线程个数。当队列满了,且已创建的线程数小于maximumPoolSize,则线程池会创建新的线程来执行任务。另外,对于无界队列,可忽略该参数。

3、keepAliveTime(线程存活保持时间)当线程池中线程数大于核心线程数时,线程的空闲时间如果超过线程存活时间,那么这个线程就会被销毁,直到线程池中的线程数小于等于核心线程数。

4、workQueue(任务队列):用于传输和保存等待执行任务的阻塞队列。

5、threadFactory(线程工厂):用于创建新线程。threadFactory创建的线程也是采用new Thread()方式,threadFactory创建的线程名都具有统一的风格:pool-m-thread-n(m为线程池的编号,n为线程池内的线程编号)。

5、handler(线程饱和策略):当线程池和队列都满了,再加入线程会执行此策略。
源码中已经写明了,默认的拒绝策略为:AbortPolicy

/**
* The default rejected execution handler.
*/
private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler =
        new AbortPolicy();

如何确定核心线程数?

如果确定核心线程数,可以遵循下面的原则:
logical_cpu_core_count = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
CPU密集型任务
尽量使用较小的线程池,一般为CPU核心数+1。 因为CPU密集型任务使得CPU使用率很高,若开过多的线程数,会造成CPU过度切换。
corePoolSize = logical_cpu_core_count + 1

IO密集型任务
可以使用稍大的线程池,一般为2*CPU核心数。 IO密集型任务CPU使用率并不高,因此可以让CPU在等待IO的时候有其他线程去处理别的任务,充分利用CPU时间。
corePoolSize = 2 * logical_cpu_core_count + 1

java中提供的线程池

Executors类提供了4种不同的线程池:newCachedThreadPool, newFixedThreadPool, newScheduledThreadPool, newSingleThreadExecutor

1、newCachedThreadPool:用来创建一个可以无限扩大的线程池,适用于负载较轻的场景,执行短期异步任务。(可以使得任务快速得到执行,因为任务时间执行短,可以很快结束,也不会造成cpu过度切换)

2、newFixedThreadPool:创建一个固定大小的线程池,因为采用无界的阻塞队列,所以实际线程数量永远不会变化,适用于负载较重的场景,对当前线程数量进行限制。(保证线程数可控,不会造成线程过多,导致系统负载更为严重)

3、newSingleThreadExecutor:创建一个单线程的线程池,适用于需要保证顺序执行各个任务。

4、newScheduledThreadPool:适用于执行延时或者周期性任务

常用方法

  1. execute(),执行一个任务,没有返回值。
  2. submit(),提交一个线程任务,有返回值。

submit(Callable task)能获取到它的返回值,通过future.get()获取(阻塞直到任务执行完)。一般使用FutureTask+Callable配合使用(IntentService中有体现)。

submit(Runnable task, T result)能通过传入的载体result间接获得线程的返回值。
submit(Runnable task)则是没有返回值的,就算获取它的返回值也是null。

Future.get方法会使取结果的线程进入阻塞状态,知道线程执行完成之后,唤醒取结果的线程,然后返回结果。

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