线程池

一时失言乱红尘 2022-10-23 11:25 13阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、线程池简介
 *   *  1.1 线程池介绍
     *  1.2 常用线程池的使用
 *  二、线程池调优
 *   *  2.1 线程池底层工作原理
     *  2.2 线程池七大重要参数
     *  2.3 线程池拒绝策略
     *  2.4 实际工作中使用哪种线程池？
     *  2.5 合理配置线程池

# 一、线程池简介 #

## 1.1 线程池介绍 ##

线程池主要是控制运行线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量的线程排队等候，等其他线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行。

主要特点是： 线程复用、控制最大并发数、管理线程。

线程池的优点：

1.  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；
2.  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；
3.  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。

## 1.2 常用线程池的使用 ##

`Java`中的线程池是通过`Executor`框架实现的，该框架中用到了`Executor`，`Executors`、`ExecutorService`、`ThreadPoolExecutor`这几个类。

**① Executors.newFixedThreadPool(int)**

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。`newFixedThreadPool`创建的线程池`corePoolSize`和`maximumPoolSize`值是相等的，它使用的`LinkedBlockingQueue`。执行长期的任务，性能好很多。

**② Executors.newSingleThreadExecutor()**

创建一个单线程化的线程池，它只会唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序执行。一个任务一个任务执行的场景。

**③ Executors.newCachedThreadPool()**

`newSingleThread`将`corePoolSize`和`maximumPoolSize`都设置为1，它使用的是`LinkedBlockingQueue`。适用：执行很多短期异步的小程序或者负载较轻的服务器。

**④ Executors.newWorkStealingPool(int)**

`java8`新增，使用目前机器上可用的处理器作为它的并行级别。

# 二、线程池调优 #

## 2.1 线程池底层工作原理 ##

![在这里插入图片描述][20210306104150360.png]  
① 在创建了线程池后，等待提交过来的任务请求。

② 当调用`execute()`方法添加一个请求任务时，线程池会做如下判断：

1.  如果正在运行的线程数量下雨`corePoolSize`，那么马上创建马上创建线程运行这个任务；
2.  如果正在运行的线程数量大于或等于`corePoolSize`，那么将这个任务放入队列；
3.  如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于`maximumPoolSize`，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；
4.  如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于`maximumPoolSize`，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。

③ 当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。

④ 当一个线程无事可做超过一定的时间（`keepAlilveTime`）时，线程池会判断：

1.  如果当前运行的线程数大于`corePoolSize`，那么这个线程就被停掉。
2.  所以线程池的所有任务完成后它最终会收缩到`corePoolSize`的大小

## 2.2 线程池七大重要参数 ##

`Executors`的实现的多种线程池都是通过`ThreadPoolExecutor`实现的，通过调整其不同的参数达到实现不同线程池的目的。  
![在这里插入图片描述][2021030610540079.png]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>corePoolSize</td> 
   <td>线程池中的常驻核心线程数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>maximumPoolSize</td> 
   <td>线程池能够容纳同时执行的最大线程数，此值必须大于等于1.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>keepAliveTime</td> 
   <td>多余的空闲线程的存活时间。当前线程池数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime值时，多余空闲线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unit</td> 
   <td>keepAliveTime的单位</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>workQueue</td> 
   <td>任务队列，被提交但尚未被执行的任务。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>threadFactory</td> 
   <td>表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程一般用默认的即可。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>handler</td> 
   <td>拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 2.3 线程池拒绝策略 ##

等待队列也满了，再也塞不下新任务了，同时线程池中的max线程也达到了，无法继续为新的任务服务。这时候就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。

`Java`内置的拒绝策略如下，其均实现了`RejectedExecutionHandler`接口：

*  **AbortPolicy（默认）**：直接跑出`RejectedExecutionException`异常阻止系统正常运行。
 *  **CallerRunsPolicy**：“调用者运行”一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者，从而降低新任务的流量。
 *  **DiscardOldestPolicy**：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务。
 *  **DiscardPolicy**：直接丢弃任务，不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失，这是最好的一种方案。

## 2.4 实际工作中使用哪种线程池？ ##

实际公路中不使用`Java`自带的线程池，使用自定义线程池。

public class MyThreadPool { 
        public static void main(String[] args) { 
            ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2,
                    5,
                    1L,
                    TimeUnit.SECONDS,
                    new LinkedBlockingQueue<>(5),
                    Executors.defaultThreadFactory(),
                    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
            );
            try { 
                for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                    threadPool.execute(() -> { 
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                        	+ "\t" + "使用了线程池");
                    });
                }
            } finally { 
                threadPool.shutdown();
            }
        }
    }

## 2.5 合理配置线程池 ##

**①CPU密集型**

`CPU`密集的意思是该任务需要大量的运算，而没有阻塞，`CPU`一直全速运行。

`CPU`密集型任务配置尽可能少的线程数量：一般公式为： `CPU`核数+1个线程的线程的线程池 。

**②IO密集型**

在单线程上运行`IO`密集型的任务会导致浪费大量的`CPU`运算能力浪费在等待。所以`IO`密集型任务中使用多线程可以大大的加速程序运行，即使在单核`CPU`上，这种加速主要就是利用了被浪费掉的阻塞时间。

`IO`密集型时，大部分线程都阻塞，故需要多配置线程数：参考公式：`CPU`核数/1-阻塞系数，阻塞系数在0.8-0.9之间。

[20210306104150360.png]: /images/20221023/6ee36c7bf9704cc1b5e8a543d1427d19.png
[2021030610540079.png]: /images/20221023/35990584acac441fbe179371d5c88af6.png