Java线程池知识点总结

川长思鸟来 2022-11-18 02:17 388阅读 0赞

**目录**

1.多线程负责解决什么问题

2.线程池负责解决什么问题

3.自定义线程池七个常用参数

4.JDK提供的默认线程池实现

5.线程池执行流程

6.自定义线程池参数计算

7.线程池创建的时候内部有多少可用的线程？什么时候才真正有活跃的线程?

9.线程池中的线程出现异常，线程池会怎么处理这个线程

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## 1.多线程负责解决什么问题 ##

多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题，它可以显著减少处理器单元的闲置时间，增加处理器单元的吞吐能力。同时也可以快速响应前端，将耗时任务交给线程去执行，提高前端用户的交互体验。

## 2.**线程池**负责解决什么问题 ##

线程池是存放有一组线程的一个容器。线程池是为突然大量爆发的线程设计的，通过有限的几个固定线程为大量的操作服务，减少了创建和销毁线程所需的时间，从而提高效率。合理的使用线程池可以降低资源消耗，提高响应速度，提高线程的可管理性。

## 3.自定义线程池七个常用参数 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NzU2Njgy_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

*  **corePoolSize：**线程池的核心池大小，换句更精炼的话：corePoolSize表示允许线程池中允许同时运行的最大线程数。
 *  **maximumPoolSize：**线程池允许的最大线程数，他表示最大能创建多少个线程maximumPoolSize肯定是大于等于corePoolSize。
 *  **keepAliveTime：**表示线程没有任务时最多保持多久然后停止。默认情况下，只有线程池中线程数大于corePoolSize 时，keepAliveTime才会起作用。换句话说，当线程池中的线程数大于corePoolSize，并且一个线程空闲时间keepAliveTime，那么才会shutdown。
 *  **unit：**参数keepAliveTime的时间单位。
 *  **workQueue：**阻塞队列。新任务被提交后，会先进入到此工作队列中，任务调度时再从队列中取出任务。jdk中提供了四种工作队列：
    
     *  **ArrayBlockingQueue：**基于数组的有界阻塞队列，按FIFO排序。新任务进来后，会放到该队列的队尾，有界的数组可以防止资源耗尽问题。
     *  **LinkedBlockingQuene：**基于链表的无界阻塞队列（其实最大容量为Interger.MAX），按照FIFO排序。由于该队列的近似无界性，当线程池中线程数量达到corePoolSize后，再有新任务进来，会一直存入该队列，而不会去创建新线程直到maxPoolSize，因此使用该工作队列时，参数maxPoolSize其实是不起作用的。
     *  **SynchronousQuene：**一个不缓存任务的阻塞队列，生产者放入一个任务必须等到消费者取出这个任务。也就是说新任务进来时，不会缓存，而是直接被调度执行该任务，如果没有可用线程，则创建新线程，如果线程数量达到maxPoolSize，则执行拒绝策略。
     *  **PriorityBlockingQueue：**具有优先级的无界阻塞队列，优先级通过参数Comparator实现。
 *  **threadFactory：**创建一个新线程时使用的工厂，可以用来设定线程名、是否为daemon线程等等
 *  **handler：**当工作队列中的任务已到达最大限制，并且线程池中的线程数量也达到最大限制执行拒绝策略
    
     *  **CallerRunsPolicy：**该策略下，在调用者线程中直接执行被拒绝任务的run方法，除非线程池已经shutdown，则直接抛弃任务。
     *  **AbortPolicy：**该策略下，直接丢弃任务，并抛出RejectedExecutionException异常。
     *  **DiscardPolicy：**该策略下，直接丢弃任务，什么都不做。
     *  **DiscardOldestPolicy：**该策略下，抛弃进入队列最早的那个任务，然后尝试把这次拒绝的任务放入队列

## 4.J**DK提供的默认线程池实现** ##

JDK1.8共提供了六种线程池默认实现，分别是：

**    （1）newCachedThreadPoo**

**    （2）newFixedThreadPool**

**    （3）newSingleThreadExecutor**

**    （4）newScheduledThreadPool**

**    （5）newSingleThreadScheduledExecutor**

**    （6）newWorkStealingPool**

> **newCachedThreadPool**

![20210412110445878.png][]

配置：核心线程数为0，线程总数为Integer最大值，非核心线程过期时间60秒，阻塞队列类型为同步阻塞队列。

作用：缓存线程池，可灵活回收空闲线程，若无可回收线程则新建线程处理任务，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。

> **newFixedThreadPool**

![20210412111105537.png][]

配置：核心线程数与线程总数相同，由构造参数传递，阻塞队列类型为链式阻塞队列。

作用：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。

> **newSingleThreadExecutor**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NzU2Njgy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

配置：FixedThreadPool的特殊情况，核心线程数与线程总数相同且为1，阻塞队列类型为链式阻塞队列。

作用：单线程化的线程池，使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。

> **newScheduledThreadPool**

![20210412111553792.png][]

super调用的还是ThreadPoolExecutor的构造方法。

配置：核心线程数参数传入，线程总数为Integer最大值，阻塞队列类型为延时阻塞队列。

作用：定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

> **newSingleThreadScheduledExecutor**

![20210412111754666.png][]

![20210412111808769.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NzU2Njgy_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

配置：核心线程数为1，线程总数为Integer最大值，阻塞队列类型为延时阻塞队列。

作用：单线程化的线程池，支持定时及周期性任务执行。

> **newWorkStealingPool：(源码还没看过，先记录在这里。。。)**

![20210412112008392.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NzU2Njgy_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

作用：JDK1.8新加入的一种线程池，它底层实现使用的ForkJoinPool 类，该线程池不会保证任务的顺序执行，构造方法参数中为线程并发的数量。

## 5.线程池执行流程 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NzU2Njgy_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

图片借鉴自：[https://www.jianshu.com/p/eed5ff8d143e?utm\_campaign=hugo][https_www.jianshu.com_p_eed5ff8d143e_utm_campaign_hugo]

*  如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；
 *  如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；
 *  如果队列已经满了，则在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下，则创建新的线程
 *  如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；
 *  如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。

## 6.自定义线程池参数计算 ##

（1）先看下机器的CPU核心数，然后在设定具体参数：

System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

（2）分析下线程池处理的程序是CPU密集型，还是IO密集型

CPU密集型：核心线程数 = CPU核数 + 1

IO密集型：核心线程数 = CPU核数 \* 2

**CPU密集型：**

CPU密集型也叫计算密集型，指的是系统的硬盘、内存性能相对CPU要好很多，此时，系统运作大部分的状况是CPU Loading 100%，CPU要读/写I/O(硬盘/内存)，I/O在很短的时间就可以完成，而CPU还有许多运算要处理，CPU Loading很高。在多重程序系统中，大部份时间用来做计算、逻辑判断等CPU动作的程序称之CPU bound。例如一个计算圆周率至小数点一千位以下的程序，在执行的过程当中绝大部份时间用在三角函数和开根号的计算，便是属于CPU bound的程序。

CPU bound的程序一般而言CPU占用率相当高。这可能是因为任务本身不太需要访问I/O设备，也可能是因为程序是多线程实现因此屏蔽掉了等待I/O的时间

**IO密集型：**

IO密集型指的是系统的CPU性能相对硬盘、内存要好很多，此时系统运作，大部分的状况是CPU在等I/O (硬盘/内存) 的读/写操作，此时CPU Loading并不高。I/O bound的程序一般在达到性能极限时，CPU占用率仍然较低。这可能是因为任务本身需要大量I/O操作，而pipeline做得不是很好，没有充分利用处理器能力。

## 7.**线程池创建的时候内部有多少可用的线程？什么时候才真正有活跃的线程?** ##

![20210412120856617.png][]

从注释可以看到这个HashSet是存放所有的工作线程的容器，也就是线程池最核心的容器。我们看到ThreadPoolExecutor的构造函数中并没有对workers进行添加操作。只是对于变量进行了一个赋值操作，也就是说在ThreadPoolExecutor被new出来后workers容器里面是空的，所以**线程池创建时内部可用线程数为0**。那什么时候才创建了线程放在线程池中？我们知道提交任务无非两种方式execute和submit。

![202104121217202.png][]

可以看到submit提交的任务最终都是走到了execute方法中。

![20210412121812761.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NzU2Njgy_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

三个if的判断逻辑：

*  如果运行的线程少于corePoolSize，尝试以给定的命令作为第一个启动新线程
 *  如果一个任务可以成功地排队，那么我们仍然需要再次检查是否应该添加线程，还是应该在进入此方法后关闭池。
 *  如果不能对任务进行排队，则尝试添加一个新线程。

Debug自测：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NzU2Njgy_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

可以看到在线程池的构造方法执行结束后真正存放线程的set为0。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NzU2Njgy_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

当代码执行到submit后进去到execute方法，才往容器中存放了一个工作线程。

## **9.线程池中的线程出现异常，线程池会怎么处理这个线程** ##

线程池针对不同的提交方式会抛出堆栈异常，execute方法会抛出异常而submit则不会。出现异常不会影响其他线程任务的执行，最后该异常线程会被清理，线程池会重新添加一个新线程作为补充。

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