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這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Java線程池知識(shí)點(diǎn)有哪些,小編覺得挺實(shí)用的,因此分享給大家做個(gè)參考,希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。
阿里巴巴開發(fā)手冊(cè)中關(guān)于線程和線程池的使用有如下三條強(qiáng)制規(guī)約
【強(qiáng)制】創(chuàng)建線程或線程池時(shí)請(qǐng)指定有意義的線程名稱,方便出錯(cuò)時(shí)回溯。
正例:自定義線程工廠,并且根據(jù)外部特征進(jìn)行分組,比如,來自同一機(jī)房的調(diào)用,把機(jī)房編號(hào)賦值給whatFeatureOfGroup
public class UserThreadFactory implements ThreadFactory { private final String namePrefix; private final AtomicInteger nextId = new AtomicInteger(1); /** * 定義線程組名稱,在利用 jstack 來排查問題時(shí),非常有幫助 */ UserThreadFactory(String whatFeatureOfGroup) { namePrefix = "From UserThreadFactory's " + whatFeatureOfGroup + "-Worker-"; } @Override public Thread newThread(Runnable task) { String name = namePrefix + nextId.getAndIncrement(); Thread thread = new Thread(null, task, name, 0); System.out.println(thread.getName()); return thread; } }
【強(qiáng)制】線程資源必須通過線程池提供,不允許在應(yīng)用中自行顯式創(chuàng)建線程。
說明:線程池的好處是減少在創(chuàng)建和銷毀線程上所消耗的時(shí)間以及系統(tǒng)資源的開銷,解決資源不足的問題。
如果不使用線程池,有可能造成系統(tǒng)創(chuàng)建大量同類線程而導(dǎo)致消耗完內(nèi)存或者“過度切換”的問題。
【強(qiáng)制】線程池不允許使用 Executors 去創(chuàng)建,而是通過 ThreadPoolExecutor 的方式,這
樣的處理方式讓寫的同學(xué)更加明確線程池的運(yùn)行規(guī)則,規(guī)避資源耗盡的風(fēng)險(xiǎn)。
說明:Executors 返回的線程池對(duì)象的弊端如下:
1) FixedThreadPool 和 SingleThreadPool:
允許的請(qǐng)求隊(duì)列長(zhǎng)度為 Integer.MAX_VALUE,可能會(huì)堆積大量的請(qǐng)求,從而導(dǎo)致 OOM。
2) CachedThreadPool:
允許的創(chuàng)建線程數(shù)量為 Integer.MAX_VALUE,可能會(huì)創(chuàng)建大量的線程,從而導(dǎo)致 OOM。
UML圖:
ThreadPoolExecutor的構(gòu)造函數(shù)共有四個(gè),但最終調(diào)用的都是同一個(gè):
corePoolSize => 線程池核心線程數(shù)量
maximumPoolSize => 線程池最大數(shù)量
keepAliveTime => 線程池的工作線程空閑后,保持存活的時(shí)間。如果任務(wù)多而且任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間比較短,可以調(diào)大keepAliveTime,提高線程的利用率。
unit => 時(shí)間單位
workQueue => 線程池所使用的緩沖隊(duì)列,隊(duì)列類型有:
ArrayBlockingQueue,基于數(shù)組結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊(duì)列,按FIFO(先進(jìn)先出)原則對(duì)任務(wù)進(jìn)行排序。使用該隊(duì)列,線程池中能創(chuàng)建的最大線程數(shù)為maximumPoolSize
LinkedBlockingQueue,基于鏈表結(jié)構(gòu)的無界阻塞隊(duì)列,按FIFO(先進(jìn)先出)原則對(duì)任務(wù)進(jìn)行排序,吞吐量高于ArrayBlockingQueue。使用該隊(duì)列,線程池中能創(chuàng)建的最大線程數(shù)為corePoolSize。靜態(tài)工廠方法 Executor.newFixedThreadPool()使用了這個(gè)隊(duì)列。
SynchronousQueue,一個(gè)不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列。添加任務(wù)的操作必須等到另一個(gè)線程的移除操作,否則添加操作一直處于阻塞狀態(tài)。靜態(tài)工廠方法 Executor.newCachedThreadPool()使用了這個(gè)隊(duì)列。
PriorityBlokingQueue:一個(gè)支持優(yōu)先級(jí)的無界阻塞隊(duì)列。使用該隊(duì)列,線程池中能創(chuàng)建的最大線程數(shù)為corePoolSize。
threadFactory => 線程池創(chuàng)建線程使用的工廠
handler => 線程池對(duì)拒絕任務(wù)的處理策略,主要有4種類型的拒絕策略:
AbortPolicy:無法處理新任務(wù)時(shí),直接拋出異常,這是默認(rèn)策略。
CallerRunsPolicy:用調(diào)用者所在的線程來執(zhí)行任務(wù)。
DiscardOldestPolicy:丟棄阻塞隊(duì)列中最靠前的一個(gè)任務(wù),并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)。
DiscardPolicy:直接丟棄任務(wù)。
如果當(dāng)前運(yùn)行的線程少于corePoolSize,則創(chuàng)建新的工作線程來執(zhí)行任務(wù)(執(zhí)行這一步驟需要獲取全局鎖)。
如果當(dāng)前運(yùn)行的線程大于或等于corePoolSize,而且BlockingQueue未滿,則將任務(wù)加入到BlockingQueue中。
如果BlockingQueue已滿,而且當(dāng)前運(yùn)行的線程小于maximumPoolSize,則創(chuàng)建新的工作線程來執(zhí)行任務(wù)(執(zhí)行這一步驟需要獲取全局鎖)。
如果當(dāng)前運(yùn)行的線程大于或等于maximumPoolSize,任務(wù)將被拒絕,并調(diào)用RejectExecutionHandler.rejectExecution()方法。即調(diào)用飽和策略對(duì)任務(wù)進(jìn)行處理。
執(zhí)行邏輯說明:
判斷核心線程數(shù)是否已滿,核心線程數(shù)大小和corePoolSize參數(shù)有關(guān),未滿則創(chuàng)建線程執(zhí)行任務(wù)
若核心線程池已滿,判斷隊(duì)列是否滿,隊(duì)列是否滿和workQueue參數(shù)有關(guān),若未滿則加入隊(duì)列中
若隊(duì)列已滿,判斷線程池是否已滿,線程池是否已滿和maximumPoolSize參數(shù)有關(guān),若未滿創(chuàng)建線程執(zhí)行任務(wù)
若線程池已滿,則采用拒絕策略處理無法執(zhí)執(zhí)行的任務(wù),拒絕策略和handler參數(shù)有關(guān)
Executors創(chuàng)建返回ThreadPoolExecutor對(duì)象的方法共有三種:
corePoolSize => 0,核心線程池的數(shù)量為0
maximumPoolSize => Integer.MAX_VALUE,可以認(rèn)為最大線程數(shù)是無限的
keepAliveTime => 60L
unit => 秒
workQueue => SynchronousQueue
弊端:maximumPoolSize => Integer.MAX_VALUE可能會(huì)導(dǎo)致OOM
SingleThreadExecutor是單線程線程池,只有一個(gè)核心線程:
corePoolSize => 1,核心線程池的數(shù)量為1
maximumPoolSize => 1,只可以創(chuàng)建一個(gè)非核心線程
keepAliveTime => 0L
unit => 毫秒
workQueue => LinkedBlockingQueue
弊端:LinkedBlockingQueue是長(zhǎng)度為Integer.MAX_VALUE的隊(duì)列,可以認(rèn)為是無界隊(duì)列,因此往隊(duì)列中可以插入無限多的任務(wù),在資源有限的時(shí)候容易引起OOM異常
corePoolSize => 1,核心線程池的數(shù)量為1
maximumPoolSize => 1,只可以創(chuàng)建一個(gè)非核心線程
keepAliveTime => 0L
unit => 毫秒
workQueue => LinkedBlockingQueue
它和SingleThreadExecutor類似,唯一的區(qū)別就是核心線程數(shù)不同,并且由于使用的是LinkedBlockingQueue,在資源有限的時(shí)候容易引起OOM異常
從以下幾個(gè)角度分析任務(wù)的特性:
任務(wù)的性質(zhì):CPU 密集型任務(wù)、IO 密集型任務(wù)和混合型任務(wù)。
任務(wù)的優(yōu)先級(jí):高、中、低。
任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間:長(zhǎng)、中、短。
任務(wù)的依賴性:是否依賴其他系統(tǒng)資源,如數(shù)據(jù)庫(kù)連接。
任務(wù)性質(zhì)不同的任務(wù)可以用不同規(guī)模的線程池分開處理??梢酝ㄟ^ Runtime.getRuntime().availableProcessors()
方法獲得當(dāng)前設(shè)備的 CPU 個(gè)數(shù)。
CPU 密集型任務(wù):配置盡可能小的線程,如配置 cpu核心數(shù)+1 個(gè)線程的線程池。
IO 密集型任務(wù) :由于線程并不是一直在執(zhí)行任務(wù),則配置盡可能多的線程,如2 ∗ Ncpu。
混合型任務(wù):如果可以拆分,則將其拆分成一個(gè) CPU 密集型任務(wù)和一個(gè) IO 密集型任務(wù)。只要這兩個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間相差不是太大,那么分解后執(zhí)行的吞吐率要高于串行執(zhí)行的吞吐率;如果這兩個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間相差太大,則沒必要進(jìn)行分解。
優(yōu)先級(jí)不同的任務(wù)可以使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列 PriorityBlockingQueue 來處理,它可以讓優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)先得到執(zhí)行。但是,如果一直有高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)加入到阻塞隊(duì)列中,那么低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)可能永遠(yuǎn)不能執(zhí)行。
執(zhí)行時(shí)間不同的任務(wù)可以交給不同規(guī)模的線程池來處理,或者也可以使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列,讓執(zhí)行時(shí)間短的任務(wù)先執(zhí)行。
依賴數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的任務(wù),因?yàn)榫€程提交 SQL 后需要等待數(shù)據(jù)庫(kù)返回結(jié)果,線程數(shù)應(yīng)該設(shè)置得較大,這樣才能更好的利用 CPU。
建議使用有界隊(duì)列,有界隊(duì)列能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和預(yù)警能力??梢愿鶕?jù)需要設(shè)大一點(diǎn),比如幾千。使用無界隊(duì)列,線程池的隊(duì)列就會(huì)越來越大,有可能會(huì)撐滿內(nèi)存,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不可用。
處理拒絕策略有以下幾種比較推薦:
在程序中捕獲RejectedExecutionException異常,在捕獲異常中對(duì)任務(wù)進(jìn)行處理。針對(duì)默認(rèn)拒絕策略使用CallerRunsPolicy拒絕策略,該策略會(huì)將任務(wù)交給調(diào)用execute的線程執(zhí)行【一般為主線程】,此時(shí)主線程將在一段時(shí)間內(nèi)不能提交任何任務(wù),從而使工作線程處理正在執(zhí)行的任務(wù)。此時(shí)提交的線程將被保存在TCP隊(duì)列中,TCP隊(duì)列滿將會(huì)影響客戶端,這是一種平緩的性能降低自定義拒絕策略,只需要實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口即可如果任務(wù)不是特別重要,使用DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy拒絕策略將任務(wù)丟棄也是可以的如果使用Executors的靜態(tài)方法創(chuàng)建ThreadPoolExecutor對(duì)象,可以通過使用Semaphore對(duì)任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)行限流也可以避免出現(xiàn)OOM異常。
有以下幾種比較推薦:
在程序中捕獲RejectedExecutionException異常,在捕獲異常中對(duì)任務(wù)進(jìn)行處理。針對(duì)默認(rèn)拒絕策略
使用CallerRunsPolicy拒絕策略,該策略會(huì)將任務(wù)交給調(diào)用execute的線程執(zhí)行【一般為主線程】,此時(shí)主線程將在一段時(shí)間內(nèi)不能提交任何任務(wù),從而使工作線程處理正在執(zhí)行的任務(wù)。此時(shí)提交的線程將被保存在TCP隊(duì)列中,TCP隊(duì)列滿將會(huì)影響客戶端,這是一種平緩的性能降低
自定義拒絕策略,只需要實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口即可
如果任務(wù)不是特別重要,使用DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy拒絕策略將任務(wù)丟棄也是可以的如果使用Executors的靜態(tài)方法創(chuàng)建ThreadPoolExecutor對(duì)象,可以通過使用Semaphore對(duì)任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)行限流也可以避免出現(xiàn)OOM異常。
線程狀態(tài):
不同于線程狀態(tài),線程池也有如下幾種 狀態(tài):
• RUNNING :該狀態(tài)的線程池既能接受新提交的任務(wù),又能處理阻塞隊(duì)列中任務(wù)。
• SHUTDOWN:該狀態(tài)的線程池不能接收新提交的任務(wù),但是能處理阻塞隊(duì)列中的任務(wù)。(政府服務(wù)大廳不在允許群眾拿號(hào)了,處理完手頭的和排隊(duì)的政務(wù)就下班)
處于 RUNNING 狀態(tài)時(shí),調(diào)用 shutdown()方法會(huì)使線程池進(jìn)入到該狀態(tài)。
注意:finalize() 方法在執(zhí)行過程中也會(huì)隱式調(diào)用shutdown()方法。
• STOP:該狀態(tài)的線程池不接受新提交的任務(wù),也不處理在阻塞隊(duì)列中的任務(wù),還會(huì)中斷正在執(zhí)行的任務(wù)。(政府服務(wù)大廳不再進(jìn)行服務(wù)了,拿號(hào)、排隊(duì)、以及手頭工作都停止了。)
在線程池處于 RUNNING 或 SHUTDOWN 狀態(tài)時(shí),調(diào)用shutdownNow() 方法會(huì)使線程池進(jìn)入到該狀態(tài);
• TIDYING:如果所有的任務(wù)都已終止,workerCount (有效線程數(shù))=0。
線程池進(jìn)入該狀態(tài)后會(huì)調(diào)用 terminated() 鉤子方法進(jìn)入TERMINATED 狀態(tài)。
• TERMINATED:在terminated()鉤子方法執(zhí)行完后進(jìn)入該狀態(tài),默認(rèn)terminated()鉤子方法中什么也沒有做。
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