【JUC并发编程11】线程池

文章目录

线程池
- 11.1 线程池概述
- 11.2 线程池架构
- 11.3 线程池使用方式
- 11.4 线程池底层原则
- 11.5 线程池的七个参数
- 11.6 线程池底层工作流程
- 11.7 自定义线程池

线程池

11.1 线程池概述

连接池是创建和管理一个连接的缓冲池的技术，这些连接准备好被任何需要它们的线程使用

线程池（英语：thread pool）一种线程使用模式。线程过多会带来调度开销，进而影响缓存局部性和整体性能。而线程池维护着多个线程，等待着监督管理者分配可并发执行的任务。这避免了在处理短时间任务时创建与销毁线程的代价。线程池不仅能够保证内核的充分利用，还能防止过分调度

线程池的优势： 线程池做的工作只要是控制运行的线程数量，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，超过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。

线程池的特点：

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销耗。
提高响应速度: 当任务到达时，任务可以不需要等待线程创建就能立即执行。
提高线程的可管理性: 线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会销耗系统资源，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。

11.2 线程池架构

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

说明：Executors为工具类，I为接口类，C为实现类

11.3 线程池使用方式

Executors.newFixedThreadPool(int)：一池N线程

ExecutorService threadPool1 = Executors.newFixedThreadPool(5); //5个窗口

Executors.newSingleThreadExecutor()：一池一线程

ExecutorService threadPool2 = Executors.newSingleThreadExecutor(); //一个窗口

Executors.newCachedThreadPool()：一池可扩容根据需求创建线程

 ExecutorService threadPool3 = Executors.newCachedThreadPool();

执行线程：execute()
关闭线程：shutdown()

void execute(Runnable command);参数为Runnable接口类，可以通过设置lambda

具体案例代码案例

public class ThreadPoolTest {public static void main(String[] args) {ExecutorService threadPool1 = Executors.newFixedThreadPool(5);ExecutorService threadPool2 = Executors.newSingleThreadExecutor();ExecutorService threadPool3 = Executors.newCachedThreadPool();// 是个顾客请求try{for (int i = 1; i <= 10; i++) {// 到此时执行execute()方法才创建线程threadPool2.execute(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 办理业务");});}}finally {// 关闭线程threadPool1.shutdown();}}
}

一池N线程输出结果为：

pool-1-thread-2 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-5 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-2 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-5 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务

一池一线程输出结果为：

pool-2-thread-1 办理业务
pool-2-thread-1 办理业务
pool-2-thread-1 办理业务
pool-2-thread-1 办理业务
pool-2-thread-1 办理业务
pool-2-thread-1 办理业务
pool-2-thread-1 办理业务
pool-2-thread-1 办理业务
pool-2-thread-1 办理业务
pool-2-thread-1 办理业务

一池可扩容根据需求创建线程输出结果为：

pool-3-thread-1 办理业务
pool-3-thread-5 办理业务
pool-3-thread-4 办理业务
pool-3-thread-7 办理业务
pool-3-thread-2 办理业务
pool-3-thread-3 办理业务
pool-3-thread-8 办理业务
pool-3-thread-6 办理业务
pool-3-thread-9 办理业务
pool-3-thread-10 办理业务

11.4 线程池底层原则

通过查看上面三种方式创建对象的类源代码
都有 new ThreadPoolExecutor 具体查看该类的源代码，涉及七个参数

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) {if (corePoolSize < 0 ||maximumPoolSize <= 0 ||maximumPoolSize < corePoolSize ||keepAliveTime < 0)throw new IllegalArgumentException();if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)throw new NullPointerException();this.acc = System.getSecurityManager() == null ?null :AccessController.getContext();// 常驻线程数量（核心）this.corePoolSize = corePoolSize;// 最大线程数量this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;// 阻塞队列（排队的线程放入）this.workQueue = workQueue;// 线程存活时间this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);// 线程工厂，用于创建线程 线程工厂，用于创建线程this.threadFactory = threadFactory;// 拒绝测试（线程满了this.handler = handler;
}

11.5 线程池的七个参数

具体代码中的七个参数讲解：

int corePoolSize，常驻线程数量（核心）

int maximumPoolSize，最大线程数量

long keepAliveTime,TimeUnit unit，线程存活时间

BlockingQueue workQueue，阻塞队列（排队的线程放入）

ThreadFactory threadFactory，线程工厂，用于创建线程

RejectedExecutionHandler handler，拒绝测试（线程满了）

具体工作流程是：

在执行创建对象的时候不会创建线程，创建线程的时候execute(）才会创建
先到常驻线程，满了之后再到阻塞队列进行等待，阻塞队列满了之后，在往外扩容线程，扩容线程不能大于最大线程数。大于最大线程数和阻塞队列之和后，会执行拒绝策略。
阻塞队列为3，常驻线程数2，最大线程数5

11.6 线程池底层工作流程

对流程图的解释

现在假设来了9个线程，在执行execute()方法才创建线程。

第1-2个线程进入线程池创建

第3-5个线程进入阻塞队列

第6-8个线程会为他们创建新线程执行（直接运行线程6而非线程3）

第9个线程会被拒绝

总结来说：先到常驻线程，满了之后再到阻塞队列进行等待，阻塞队列满了之后，在往外扩容线程，扩容线程不能大于最大线程数。大于最大线程数和阻塞队列之和后，会执行拒绝策略。

具体的拒绝策略有：

抛异常-AbortPolicy(默认)：直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行
谁调用找谁-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
抛弃最久执行当前-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
不理不问-Policydiscard：该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理也不抱出异常。如果允许任务丢失，这是最好的一种策略

11.7 自定义线程池

实际在开发中不允许使用Executors创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，规避资源耗尽风险

说明：Executors 返回的线程池对象的弊端如下：

1）FixedThreadPool 和 SingleThreadPool:

允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。

2）CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool:

允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM。

ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(// 常驻核心线程2,// 最大线程数量5,// 线程存活时间2L,TimeUnit.SECONDS,// 阻塞队列new ArrayBlockingQueue<>(3),// 线程工厂Executors.defaultThreadFactory(),// 拒绝策略new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
);

其他都同理，只是调用ThreadPoolExecutor类，自定义参数

public class ThreadPoolTest {public static void main(String[] args) {// 组定义线程池ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(// 常驻线程数量（核心）2个2,// 最大线程数量5个5,// 线程存活时间:2秒2L,TimeUnit.SECONDS,// 阻塞队列new ArrayBlockingQueue<>(3),// 默认线程工厂Executors.defaultThreadFactory(),// 拒绝策略。抛出异常new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());try{for (int i = 1; i <= 8; i++) {threadPool.execute(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 办理业务");});}}catch (Exception e){e.printStackTrace();}finally {// 关闭线程池threadPool.shutdown();}}
}

输出结果

pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-2 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-5 办理业务

如果线程数大于最大线程数量+阻塞队列容量最大线程数量+阻塞队列容量最大线程数量+阻塞队列容量则抛出异常