如何理解Java常見知識點中的線程池

這期內(nèi)容當中小編將會給大家?guī)碛嘘P(guān)如何理解Java常見知識點中的線程池，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

線程池的基本思想是一種對象池，在程序啟動時就開辟一塊內(nèi)存空間，里面存放了眾多(未死亡)的線程，池中線程執(zhí)行調(diào)度由池管理器來處理。當有線程任務(wù)時，從池中取一個，執(zhí)行完成后線程對象歸池，這樣可以避免反復(fù)創(chuàng)建線程對象所帶來的性能開銷，節(jié)省了系統(tǒng)的資源。

一. 使用線程池的好處

降低資源消耗：通過重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗(每個線程需要大約1MB內(nèi)存，線程開的越多，消耗的內(nèi)存也就越大，最后死機)。；

提高響應(yīng)速度：當任務(wù)到達時，任務(wù)可以不需要等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行；

提高線程的可管理性：線程是稀缺資源，如果無限制的創(chuàng)建，不僅會消耗系統(tǒng)資源，還會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用線程池可以進行統(tǒng)一的分配，調(diào)優(yōu)和監(jiān)控。

對線程進行一些簡單的管理，比如：延時執(zhí)行、定時循環(huán)執(zhí)行的策略等，運用線程池都能進行很好的實現(xiàn)

一個線程池包括以下四個基本組成部分：

• 線程池管理器（ThreadPool）：用于創(chuàng)建并管理線程池，包括 創(chuàng)建線程池，銷毀線程池，添加新任務(wù)；

• 工作線程（WorkThread）：線程池中線程，在沒有任務(wù)時處于等待狀態(tài)，可以循環(huán)的執(zhí)行任務(wù)；

• 任務(wù)接口（Task）：每個任務(wù)必須實現(xiàn)的接口，以供工作線程調(diào)度任務(wù)的執(zhí)行，它主要規(guī)定了任務(wù)的入口，任務(wù)執(zhí)行完后的收尾工作，任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)等；

• 任務(wù)隊列（taskQueue）：用于存放沒有處理的任務(wù)。提供一種緩沖機制。

二. ThreadPoolExecutor類

講到線程池，要重點介紹java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor類，ThreadPoolExecutor是線程池中最核心的一個類。

我們可以通過ThreadPoolExecutor來創(chuàng)建一個線程池

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize,keepAliveTime, 
milliseconds,runnableTaskQueue, threadFactory,handler);

• corePoolSize（線程池的基本大?。?/strong>：當提交一個任務(wù)到線程池時，線程池會創(chuàng)建一個線程來執(zhí)行任務(wù)，即使其他空閑的基本線程能夠執(zhí)行新任務(wù)也會創(chuàng)建線程，等到需要執(zhí)行的任務(wù)數(shù)大于線程池基本大小時就不再創(chuàng)建。如果調(diào)用了線程池的prestartAllCoreThreads方法，線程池會提前創(chuàng)建并啟動所有基本線程。

• maximumPoolSize（線程池最大大小）：線程池允許創(chuàng)建的最大線程數(shù)。如果隊列滿了，并且已創(chuàng)建的線程數(shù)小于最大線程數(shù)，則線程池會再創(chuàng)建新的線程執(zhí)行任務(wù)。值得注意的是如果使用了無界的任務(wù)隊列這個參數(shù)就沒什么效果。

• runnableTaskQueue（任務(wù)隊列）：用于保存等待執(zhí)行的任務(wù)的阻塞隊列。

• ThreadFactory：用于設(shè)置創(chuàng)建線程的工廠，可以通過線程工廠給每個創(chuàng)建出來的線程設(shè)置更有意義的名字，Debug和定位問題時非常又幫助。

• RejectedExecutionHandler（拒絕策略）：當隊列和線程池都滿了，說明線程池處于飽和狀態(tài)，那么必須采取一種策略處理提交的新任務(wù)。這個策略默認情況下是AbortPolicy，表示無法處理新任務(wù)時拋出異常。以下是JDK1.5提供的四種策略。n AbortPolicy：直接拋出異常。

• keepAliveTime（線程活動保持時間）：線程池的工作線程空閑后，保持存活的時間。所以如果任務(wù)很多，并且每個任務(wù)執(zhí)行的時間比較短，可以調(diào)大這個時間，提高線程的利用率。

• TimeUnit（線程活動保持時間的單位）：可選的單位有天（DAYS），小時（HOURS），分鐘（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

向線程池提交任務(wù)

我們可以通過execute()或submit()兩個方法向線程池提交任務(wù)，不過它們有所不同

• execute()方法沒有返回值，所以無法判斷任務(wù)知否被線程池執(zhí)行成功

  threadsPool.execute(new Runnable() {
    
  @Override
    public void run() {
    // TODO Auto-generated method stub
   }
  });

• submit()方法返回一個future,那么我們可以通過這個future來判斷任務(wù)是否執(zhí)行成功，通過future的get方法來獲取返回值

  try {
     Object s = future.get();
   } catch (InterruptedException e) {
   // 處理中斷異常
   } catch (ExecutionException e) {
   // 處理無法執(zhí)行任務(wù)異常
   } finally {
   // 關(guān)閉線程池
   executor.shutdown();
  }

  線程池的關(guān)閉

我們可以通過shutdown()或shutdownNow()方法來關(guān)閉線程池，不過它們也有所不同

• shutdown的原理是只是將線程池的狀態(tài)設(shè)置成SHUTDOWN狀態(tài)，然后中斷所有沒有正在執(zhí)行任務(wù)的線程。

• shutdownNow的原理是遍歷線程池中的工作線程，然后逐個調(diào)用線程的interrupt方法來中斷線程，所以無法響應(yīng)中斷的任務(wù)可能永遠無法終止。shutdownNow會首先將線程池的狀態(tài)設(shè)置成STOP，然后嘗試停止所有的正在執(zhí)行或暫停任務(wù)的線程，并返回等待執(zhí)行任務(wù)的列表。

ThreadPoolExecutor執(zhí)行的策略

線程數(shù)量未達到corePoolSize，則新建一個線程(核心線程)執(zhí)行任務(wù)

線程數(shù)量達到了corePools，則將任務(wù)移入隊列等待

隊列已滿，新建線程(非核心線程)執(zhí)行任務(wù)

隊列已滿，總線程數(shù)又達到了maximumPoolSize，就會由(RejectedExecutionHandler)拋出異常

四種拒絕策略

• ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() 拋出java.util.concurrent.RejectedExecutionException異常

• ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() 拋棄當前的任務(wù)

• ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() 拋棄舊的任務(wù) （隊列中的第一個任務(wù)替換為當前新進來的任務(wù)執(zhí)行）

• ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() 重試添加當前的任務(wù)，他會自動重復(fù)調(diào)用execute()方法

三. Java通過Executors提供四種線程池

1. CachedThreadPool()：可緩存線程池。

• 線程數(shù)無限制

• 有空閑線程則復(fù)用空閑線程，若無空閑線程則新建線程 一定程序減少頻繁創(chuàng)建/銷毀線程，減少系統(tǒng)開銷

CachedThreadPool創(chuàng)建一個可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程

2. FixedThreadPool()：定長線程池。

• 可控制線程最大并發(fā)數(shù)（同時執(zhí)行的線程數(shù)）

• 超出的線程會在隊列中等待

• 如果某個線程因為執(zhí)行異常而結(jié)束，那么線程池會補充一個新線程。

3. ScheduledThreadPool()：

• 定時線程池。

• 支持定時及周期性任務(wù)執(zhí)行。

newscheduledThreadPool創(chuàng)建一個定長線程池，支持定時及周期性任務(wù)執(zhí)行。延遲執(zhí)行示例代碼如下.表示延遲1秒后每3秒執(zhí)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);// 表示延遲1秒后每3秒執(zhí)行一次
    }
}

4. SingleThreadExecutor()：單線程化的線程池。

• 有且僅有一個工作線程執(zhí)行任務(wù)

• 所有任務(wù)按照指定順序執(zhí)行，即遵循隊列的入隊出隊規(guī)則

newSingleThreadExecutor創(chuàng)建一個單線程化的線程池，它只會用唯一的工作線程來執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)按照指定順序(FIFO, LIFO, 優(yōu)先級)執(zhí)行，如果這個唯一的線程因為異常結(jié)束，那么會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務(wù)的執(zhí)行順序按照任務(wù)的提交順序執(zhí)行

四. 線程池的監(jiān)控

通過繼承線程池并重寫線程池的beforeExecute，afterExecute和terminated方法，我們可以在任務(wù)執(zhí)行前，執(zhí)行后和線程池關(guān)閉前干一些事情。如監(jiān)控任務(wù)的平均執(zhí)行時間，最大執(zhí)行時間和最小執(zhí)行時間等。這幾個方法在線程池里是空方法。

上述就是小編為大家分享的如何理解Java常見知識點中的線程池了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。