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好好学java

发布日期: 2021-04-04

作者: 欧阳思海

文章字数: 2.4k

阅读时长: 9 分

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本人花费半年的时间总结的《Java面试指南》已拿腾讯等大厂offer，已开源在github ，欢迎star！

本文GitHub https://github.com/OUYANGSIHAI/JavaInterview 已收录，这是我花了6个月总结的一线大厂Java面试总结，本人已拿大厂offer，欢迎star

原文链接：blog.ouyangsihai.cn >> Java线程池原理及使用

java中的线程池是运用场景最多的并发框架。在开发过程中，合理的使用线程池能够带来下面的一些好处： 1、降低资源的消耗。 2、提高响应速度。 3、提高线程的可管理型。

1.1、线程池ThreadPoolExecutor工作原理

讲解之前，我们先看一张原理图

ThreadPoolExecutor执行execute方法有4种情况： 1）如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新的线程来执行任务。 2）如果运行的线程等于或者多余corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue中，在等待队列中，等待有新的线程可以运行。 3）如果BlockingQueue队列满了，且没有超过maxPoolSize，则创建新的线程来处理任务。 4）如果创建的线程超过maxPoolSize，任务会拒绝，并调用RejectExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

1.2、线程池的使用

1.2.1、线程池的创建

一般我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。在ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造方法：


public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    .....
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue&lt;Runnable&gt; workQueue);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue&lt;Runnable&gt; workQueue,ThreadFactory threadFactory);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue&lt;Runnable&gt; workQueue,RejectedExecutionHandler handler);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
        BlockingQueue&lt;Runnable&gt; workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
    ...
}

我们通过


new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,keepAliveTime,unit,workQueue,threadFactory,handler);

创建一个新的线程池。

下面我们介绍一下需要输入的几个参数的意义：

1）corePoolSize：核心池的大小，这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中；

2） maximumPoolSize：线程池最大线程数，这个参数也是一个非常重要的参数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；

3）keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0；

unit：参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性：
```
TimeUnit.DAYS; //天
TimeUnit.HOURS; //小时
TimeUnit.MINUTES; //分钟
TimeUnit.SECONDS; //秒
TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS; //纳秒</pre>



**4） workQueue**：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，这个参数的选择也很重要，会对线程池的运行过程产生重大影响，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：
- ArrayBlockingQueue:一个基于数组结构的有界阻塞队列。- LinkedBlockingQueue：一个基于链表的阻塞队列，吞吐量要高于ArrayBlockingQueue。- SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每次插入操作必须等到另外一个线程调用移除操作，否则一直处于阻塞状态。吞吐量要高于LinkedBlockingQueue。- PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无线阻塞队列。
ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用较少，一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。

**5）threadFactory**：线程工厂，主要用来创建线程； **6）RejectedExecutionHandler**：当队列和线程池都满了，将会执行下面的策略，jdk1.5中提供有以下四种策略：
- ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。- ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。- ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）- ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务
#### 1.2.2、如何向线程池提交任务

向线程池提交任务，提供了两种方法，分别是execute()和submit()方法。

1）execute()方法

execute方法用于提交不需要返回值的任务，所以也就意味着无法判断是否执行成功。

pool.execute(new Runnable(){


        @Override
        public void run() {
            System.out.println("使用execute提交任务.");
        }

});



2）submit方法

submit方法可以用于提交需要有返回值的任务。线程池会返回一个future类型的对象，通过这个future对象可以判读是否执行成功，并且还可以通过get()方法来获取返回值。

Runnable task = null;
Future<Object> future = (Future<Object>) pool.submit(task);
try {
future.get();//获取返回值
} catch (InterruptedException e) {//中断异常处理
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} finally {
//关闭线程池
pool.shutdown();
}



#### 1.2.3、关闭线程池

在上一节中，我们在异常的处理后面，我们就使用到了`shutdown()`方法来关闭线程池。

在关闭线程池的时候，这里有两个方法可以调用，分别是`shutdown`和`shutdownNow`方法。

### 1.3、线程池使用实例

#### 1.3.1、线程池的使用实例

这个实例我们使用自定义的拒绝策略，因为jdk的策略并不是很完美

public class MyRejected implements RejectedExecutionHandler{


public MyRejected(){
}

@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
    System.out.println("自定义处理..");
    System.out.println("当前被拒绝任务为：" + r.toString());
    

}

}



然后我们定义一个任务类

public class MyTask implements Runnable {


private int taskId;
private String taskName;

public MyTask(int taskId, String taskName){
    this.taskId = taskId;
    this.taskName = taskName;
}

public int getTaskId() {
    return taskId;
}

public void setTaskId(int taskId) {
    this.taskId = taskId;
}

public String getTaskName() {
    return taskName;
}

public void setTaskName(String taskName) {
    this.taskName = taskName;
}

@Override
public void run() {
    try {
        System.out.println("run taskId =" + this.taskId);
        Thread.sleep(5*1000);
        //System.out.println("end taskId =" + this.taskId);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }        
}

public String toString(){
    return Integer.toString(this.taskId);
}

}



最后，我们看一下任务执行

public class UseThreadPoolExecutor1 {


public static void main(String[] args) {
    /**
     * 在使用有界队列时，若有新的任务需要执行，如果线程池实际线程数小于corePoolSize，则优先创建线程，
     * 若大于corePoolSize，则会将任务加入队列，
     * 若队列已满，则在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下，创建新的线程，
     * 若线程数大于maximumPoolSize，则执行拒绝策略。或其他自定义方式。
     * 
     */    
    ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
            1,                 //coreSize
            2,                 //MaxSize
            60,             //60
            TimeUnit.SECONDS, 
            new ArrayBlockingQueue&lt;Runnable&gt;(3)            //指定一种队列 （有界队列）
            //new LinkedBlockingQueue&lt;Runnable&gt;()
            , new MyRejected()
            //, new DiscardOldestPolicy()
            );
    
    MyTask mt1 = new MyTask(1, "任务1");
    MyTask mt2 = new MyTask(2, "任务2");
    MyTask mt3 = new MyTask(3, "任务3");
    MyTask mt4 = new MyTask(4, "任务4");
    MyTask mt5 = new MyTask(5, "任务5");
    MyTask mt6 = new MyTask(6, "任务6");
    
    pool.execute(mt1);
    pool.execute(mt2);
    pool.execute(mt3);
    
    
    
    /*pool.execute(mt4);
    pool.execute(mt5);
    pool.execute(mt6);*/
    
    pool.shutdown();

// pool.shutdownNow();

}



执行结果： 1）当运行&lt;5个时,可以正常运行： <img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/5824016-0728ce3254c130ea.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240" alt="搜狗截图20180927165203.jpg"> 2）当&gt;5时，因为大于了最大值，所以执行了异常策略： <img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/5824016-4133d5858982f43c.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240" alt="搜狗截图20180927165223.jpg">

#### 1.3.2、线程池的监控参数或者其他api使用

当我们需要对线程池进行监控时，我们可以使用线程池提供的参数进行监控，可以使用下面的一些属性。
- taskCount：线程池需要执行的任务数量。- completedTaskCount：线程池在运行过程中已完成的数量。- largestPoolSize：线程池里曾经创建过的最大的线程数量。- poolSize：线程池的线程数量。- ActiveCount：获取活动的线程数量。

System.out.println(pool.getTaskCount());
System.out.println(pool.getCompletedTaskCount());
System.out.println(pool.getLargestPoolSize());
System.out.println(pool.getPoolSize());
System.out.println(pool.getActiveCount());

```

运行结果：搜狗截图20180927170209.jpg

1.4、如何合理的配置线程池的大小

一般需要根据任务的类型来配置线程池大小：

如果是CPU密集型任务，就需要尽量压榨CPU，参考值可以设为 NCPU+1 - 如果是IO密集型任务，参考值可以设置为2*NCPU - 建议使用有界队列。因为有界队列能够增加系统的稳定性和预警的能力，我们可以想象一下，当我们使用无界队列的时候，当我们系统的后台的线程池的队列和线程池会越来越多，这样当达到一定的程度的时候，有可能会撑满内存，导致系统出现问题。当我们是有界队列的时候，当我们系统的后台的线程池的队列和线程池满了之后，会不断的抛出异常的任务，我们可以通过异常信息做一些事情。
当然，这只是一个参考值，具体的设置还需要根据实际情况进行调整，比如可以先将线程池大小设置为参考值，再观察任务运行情况和系统负载、资源利用率来进行适当调整。

原文地址：https://sihai.blog.csdn.net/article/details/82870009

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