线程池
一、什么是线程池
Java中的线程池是运用场景最多的并发框架,几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中,合理地使用线程池能够带来3个好处。
第一: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消耗。
第二:提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
第三:提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制地创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。但是,要做到合理利用线程池,必须对其实现原理了如指掌。
二、线程池作用
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。
如果一个线程的时间非常长,就没必要用线程池了(不是不能作长时间操作,而是不宜。),况且我们还不能控制线程池中线程的开始、挂起、和中止。
三、线程池的分类
线程池顶级类ThreadPoolExecutor最终实现Executor接口,在JUC包下,通过Executors类可以创建不同类型的线程池
Java是天生就支持并发的语言,支持并发意味着多线程,线程的频繁创建在高并发及大数据量是非常消耗资源的,因为java提供了线程池。在jdk1.5以前的版本中,线程池的使用是及其简陋的,但是在JDK1.5后,有了很大的改善。JDK1.5之后加入了java.util.concurrent包,java.util.concurrent包的加入给予开发人员开发并发程序以及解决并发问题很大的帮助。
Executor框架的最顶层实现是ThreadPoolExecutor类,Executors工厂类中提供的newScheduledThreadPool、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool方法其实也只是ThreadPoolExecutor的构造函数参数不同而已。
所有的线程池分类底层调用的都是ThreadPoolExecutor()构造方法:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue)
该构造方法中每一个参数含义:
corePoolSize: 核心池的大小。 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
maximunPoolSize:线程池最大线程数,它表示在线程池中最多能创建多少个线程;
keepAliveTime:表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止;
unit:参数keepAliveTime的时间单位,有七种取值,在TimeUnit类中有七种静态属性;
四、常见4种线程池
1、newCachedThreadPool
newCachedThreadPool:可缓存线程池,先查看池中有没有以前建立的线程,如果有,就直接使用;如果没有,就创建一个新的线程加入池中,缓存型池通常用于执行一些生存期很短的异步型任务;
package com.zn.threadPoolTest; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class NewCachedThreadPoolTest { public static void main(String[] args) { // 无限大小线程池 jvm自动回收 //构建一个线程池,可以重复利用线程 ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 1; i <=10 ; i++) { //创建线程池 executorService.execute(()->{ System.out.println("创建线程池"+Thread.currentThread().getName()); }); } } }
控制台效果:
总结:
线程池为无限大,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。
2、newFixedThreadPool
newFixedThreadPool:创建一个可重用固定个数的线程池,以共享的无界队列方式来运行这些线程;
package com.zn.threadPoolTest; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class NewFixedThreadPoolTest { public static void main(String[] args) { //构建线程池对象 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3); for (int i = 0; i < 10; i++) { //创建线程 executorService.execute(() -> { System.out.println("创建线程:" + Thread.currentThread().getName()); }); } } }
控制台效果:
总结:
因为线程池大小为3,每个任务输出index后sleep 2秒,所以每两秒打印3个数字。
定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()
3、newScheduledThreadPool
newScheduledThreadPool:创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行
package com.zn.threadPoolTest; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class NewScheduledThreadPoolTest { public static void main(String[] args) { //创建一个线程池 ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(3); for (int i = 0; i < 10; i++) { scheduledExecutorService.schedule(()->{ System.out.println("创建线程:"+Thread.currentThread().getName()); },1000, TimeUnit.MILLISECONDS); } } }
控制台效果:
总结:
输出结果时,表示延迟3秒执行。
4、newSingleThreadExecutorPool
newSingleThreadExecutorPool:创建一个单线程化的线程池,它只会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执行;
package com.zn.threadPoolTest; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class NewSingleThreadExecutorTest { public static void main(String[] args) { //创建一个线程池 ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(); for (int i = 0; i < 10; i++) { executorService.execute(()->{ System.out.println("创建线程:"+Thread.currentThread().getName()); }); } } }
控制台效果:
五、线程池原理剖析
提交一个任务到线程池中,线程池的处理流程如下:
1、判断线程池里的核心线程是否都在执行任务,如果不是(核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建)则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务,则进入下个流程。
2、线程池判断工作队列是否已满,如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了,则进入下个流程。
3、判断线程池里的线程是否都处于工作状态,如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务。
六、合理配置线程池
要想合理的配置线程池,就必须首先分析任务特性,可以从以下几个角度来进行分析:
任务的性质:CPU密集型任务,IO密集型任务和混合型任务。
任务的优先级:高,中和低。
任务的执行时间:长,中和短。
任务的依赖性:是否依赖其他系统资源,如数据库连接。
任务性质不同的任务可以用不同规模的线程池分开处理。
CPU密集型任务配置尽可能少的线程数量,如配置Ncpu+1个线程的线程池。(不考虑IO)
IO密集型任务则由于需要等待IO操作,线程并不是一直在执行任务,则配置尽可能多的线程,如2*Ncpu。混合型的任务,如果可以拆分,则将其拆分成一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务,只要这两个任务执行的时间相差不是太大,那么分解后执行的吞吐率要高于串行执行的吞吐