线程池

线程池——治理线程的法宝

1. 线程池的自我介绍

线程池的重要性
什么是池
- 软件中的“池”，可以理解为计划经济
- 如果不使用线程池，每个任务都新开一个线程处理
  - 一个线程
  - for循环创建线程
  - 当任务数量上升到1000
- 这样的开销太大，我们希望有固定数量的线程，来执行这1000个线程，这样就避免了反复创建并销毁线程所带来的开销问题

为什么要使用线程池

问题一：反复创建线程开销大

问题二：过多的线程会占用太多内存

解决以上两个问题的思路
- 用少量的线程——避免内存占用过多
- 让这部分线程都保持工作，且可以反复执行任务——避免生命周期的损耗

线程池的好处

加速响应速度
合理利用CPU和内存（灵活配置达到性能最佳状态）
统一管理

线程池适合应用的场景

服务器接受到大量请求时，使用线程池技术是非常合适的。它可以大大减少线程的创建和销毁次数，提搞服务器的工作效率。

2. 创建和停止线程

线程池构造函数的参数

参数名	类型	含义
corePoolSize	int	核心线程数
maxPoolSize	int	最大线程数
KeepAliveTime	long	保持存活时间
workQueue	BlockQueue	任务存储队列
ThreadFactory	ThreadFactory	当线程池需要新的线程的时候，会使用threadFactory来生成新的线程
Handler	RejectExecutionHandler	由于线程池无法接收新提交的任务的拒绝策略

corePoolSize：指的是核心线程数，线程池在初始化后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，线程池会等待有任务到来时，在创建新线程去执行任务。
maxPoolSize：线程池有可能会在核心线程数的基础上，额外增加一些线程，但是这些新增加的线程数有一个上限，这就是最大量maxPoolSize。
KeepAliveTime：如果线程池当前的线程数多于corePoolSize，那么多于的线程空闲时间超过KeepAliveTime，它们就会终止。

如上图所示，core Pool Size为初始化线程池容量大小，随着线程数量的增加，当前线程数会增加，直到等于最大线程数。

添加线程规则

如果用流程图来描述如下图

根据上图可知，是否需要增加线程的判断顺序是：

corePoolSize
workQueue
maxPoolSize

增减线程的特点

通过设置corePoolSize和maximumPoolSize相同，就可以创建固定大小的线程池。如newFixThreadPool

线程池希望保持较少的线程数，并且只有在负载变得很大时才增加它。

通过设置maximumPoolSize为很高的值，例如 Integer.MAX_VALUE。才可以允许线程池容纳任意数量的并发任务。

只有在队列填满时才创建多于corePoolSize的线程，所以如果使用的是无界队列（例如LinkedBlockQueue），那么线程数就不会超过corePoolSize。

ThreadFactory：新的线程是由ThreadFactory创建的，默认使用Executors.defaultThreadFactor()，创建出来的线程都在同一个线程组，拥有同样的NORM PRIORITY优先级并且都不是守护线程。如果自己指定ThreadFactory，那么就可以改变线程名、线程组、优先级、是否是守护线程等。

WorkQueue工作队列
- 直接交换：SynchronousQueue，maxPool需要设置大一些，无队列作为缓冲。
- 无界队列：LinkedBlockingQueue，若处理速度 < 存放队列速度，一直存放，会OOM。
- 有界队列：ArrayBlockingQueue，

线程池应该手动创建还是自动创建

正确的创建线程池的方法
- 根据不同的业务场景，自己设置线程池参数，比如我们的内存有多大，我们想给线程池取什么名字等等。

线程池里的线程数量设定为多少比较合适

CPU密集型（加密、计算Hash等）：最佳线程数为CPU核心数的1-2倍左右。
耗时IO型(读写数据库、文件、网络读写等):最佳线程数一般会大于cpu核心数很多倍，以IVM线程监控显示繁忙情况为依据，保证线程空闲可以衔接上，参考Brain Goetz推荐的计算方法:

线程数=CPU核心数*（1+平均等待时间/平均工作时间）

停止线程池的正确方式

3. 常见线程池的特点和用法

FixedThreadPool

由于传进去的LinkedBlockingQueue是没有容量上限的，所以当请求越来越多，并且无法及时处理完毕的时候，也就是请求堆积的时候，会容易造成大量的内存，可能会导致OOM。`

正常执行的状态

/**
 * 演示 newFixedThreadPool
 */
public class FixedThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            executorService.execute(new Task());
        }
    }


}

class Task implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        //休眠500毫秒
        try{
            Thread.sleep(500);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

执行结果：打印出来的线程编号一直是pool-1-thread-1~4

pool-1-thread-1
pool-1-thread-3
pool-1-thread-2
pool-1-thread-4
pool-1-thread-2
pool-1-thread-4
pool-1-thread-1
pool-1-thread-3
pool-1-thread-4
pool-1-thread-1
pool-1-thread-2
pool-1-thread-3
....

OOM的状态

/**
 * 演示 newFixedThreadPool出错的情况
 */
public class FixedThreadPoolOOM {
    private static ExecutorService executorService  = Executors.newFixedThreadPool(1);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            executorService.execute(new SubThread());
        }

    }

}


class SubThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        try{
            Thread.sleep(1000000000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

一个线程执行Integer.MAX_VALUE次，并且线程睡眠时间长，处理<存储队列中的速度

newSingleThreadExector

可以看出，这里和刚才的newFixedThreadPool的原理基本一样，只不过把线程数直接设置成了1，所以这也会导致同样的问题，也就是当请求堆积的时候，可能会占用大量的内存。

正常状态

public class SingleThreadExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            executorService.execute(new Task());

        }
    }
}

class Task implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        //休眠500毫秒
        try{
            Thread.sleep(500);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

执行结果；只有一个线程一直执行

pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1

核心数和最大线程数均为1，且使用有界队列作为阻塞队列

newCachedThreadPool

可缓存的线程池
特点：无界线程池，具备自动回收多余线程的功能
这里的弊端在于第二个参数maximumPoolSizre被设置为了Integer.MAX_VALUE，这可能会创建非常多的线程，甚至导致OOM。

public class CachedThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            executorService.execute(new Task());

        }
    }
}

观察线程编号数量比较随意，会创建非常多的线程

pool-1-thread-15
pool-1-thread-7
pool-1-thread-8
pool-1-thread-11
pool-1-thread-3
pool-1-thread-2
pool-1-thread-1

newScheduledThreadPool

支持定时及周期性任务执行的线程池

/**
 * 跟时间相关，推迟相关的特点
 */
public class ScheduledThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(10);
        // 每隔5秒执行一次
//        threadPool.schedule(new Task(),5, TimeUnit.SECONDS);
        // 期初执行1次，每隔3秒钟执行
        threadPool.scheduleAtFixedRate(new Task(),1,3,TimeUnit.SECONDS);
    }
}

4种线程池的构造函数的参数

阻塞队列分析

Fix和SIngle的Queue是LinkedBlockingQueue?

新来的数量无法估计，所以将阻塞队列作为无限

CacheThreadPool使用的是SynchronusQueue?

不需要存储，任务过来直接在新线程中执行

ScheduledThreadPool来说，它使用的是延迟队列DelayedWorkQueue

WorkStrelingPool

这个线程池和之前的都有很大不同
子任务
拥有一定的窃取能力，线程之间可以合作 map-reduce

4.任务太多，怎么拒绝

拒绝时机
- 当Executor关闭时，提交新任务会被拒绝
- 当Executor对最大线程和工作队列使用有限边界并且已经饱和时

四种拒绝策略

AbortPolicy：直接抛出异常
Discardpolicy：默默丢弃,不抛出异常
DiscardOldestPolicy：直接丢弃任务，不予处理也不抛出异常
CallerRunsPolicy：调用者线程处理

5.钩子方法，给线程池加点料

6.实现原理、源码分析

线程池的状态

Running：接受新任务并处理排队任务
shutdown：不接受新任务，但处理排队任务
stop：不接受新任务，也不处理排队任务，并中断正在进行的任务
tidying：整洁。
terminated：terminate()运行完成。

线程流转如下：

7. 使用线程池的注意点

避免任务的堆积
避免线程数过度增加
排查线程泄露

posted @ 2024-03-03 23:29 shine-rainbow 阅读(7) 评论(0) 编辑收藏举报

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