优雅地使用和理解线程池
使用线程池有以下几个目的
l 线程是稀缺资源,不能频繁的创建。
l 解耦作用;线程的创建与执行完全分开,方便维护。
l 应当将其放入一个池子中,可以给其他任务进行复用。
线程池原理
核心的思想就是把宝贵的资源放到一个池子中;每次使用都从里面获取,用完之后又放回池子供其他人使用。
如何配置线程
在 JDK 1.5 之后推出了相关的 api,常见的创建线程池方式有以下几种:
l Executors.newCachedThreadPool():无限线程池。
l Executors.newFixedThreadPool(nThreads):创建固定大小的线程池。
l Executors.newSingleThreadExecutor():创建单个线程的线程池。
查看代码会发现,其实看这三种方式创建的源码就会发现,以上三种都是利用利用 ThreadPoolExecutor
类实现的。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
这几个核心参数的作用:
l corePoolSize 为线程池的基本大小。
l maximumPoolSize 为线程池最大线程大小。
l keepAliveTime 和 unit 则是线程空闲后的存活时间。
l workQueue 用于存放任务的阻塞队列。
l handler 当队列和最大线程池都满了之后的饱和策略。
通常我们都是使用:
threadPool.execute(
newJob());
这样的方式来提交一个任务到线程池中,所以核心的逻辑就是 execute() 函数了。
在具体分析之前先了解下线程池中所定义的状态,这些状态都和线程的执行密切相关:
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;
private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;
private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;
private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS;
l RUNNING
(1)状态说明:自然是运行状态,指可以接受任务执行队列里的任务线程池的初始化状态是RUNNING。换句话说,线程池被一旦被创建,就处于RUNNING状态,并且线程池中的任务数为0
(2)状态切换:线程池的初始化状态是RUNNING。换句话说,线程池被一旦被创建,就处于RUNNING状态,并且线程池中的任务数为0!
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
l SHUTDOWN
(1) 状态说明:线程池处在SHUTDOWN状态时,不接收新任务,但能处理已添加的任务。
(2) 状态切换:调用线程池的shutdown()接口时,线程池由RUNNING -> SHUTDOWN。
l STOP
(1) 状态说明:线程池处在STOP状态时,不接收新任务,不处理已添加的任务,并且会中断正在处理的任务。
(2) 状态切换:调用线程池的shutdownNow()接口时,线程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。
l TIDYING
(1) 状态说明:当所有的任务已终止,任务数量”为0,线程池会变为TIDYING状态。当线程池变为TIDYING状态时,会执行钩子函数terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor类中是空的,若用户想在线程池变为TIDYING时,进行相应的处理;可以通过重载terminated()函数来实现。
(2) 状态切换:当线程池在SHUTDOWN状态下,阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时,就会由 SHUTDOWN -> TIDYING。 当线程池在STOP状态下,线程池中执行的任务为空时,就会由STOP -> TIDYING。
l TERMINATED 终止状态,当执行 terminated() 后会更新为这个状态。
(1) 状态说明:线程池彻底终止,就变成TERMINATED状态。
(2) 状态切换:线程池处在TIDYING状态时,执行完terminated()之后,就会由 TIDYING -> TERMINATED。
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* Proceed in 3 steps:
*
* 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
* start a new thread with the given command as its first
* task. The call to addWorker atomically checks runState and
* workerCount, and so prevents false alarms that would add
* threads when it shouldn't, by returning false.
*
* 2. If a task can be successfully queued, then we still need
* to double-check whether we should have added a thread
* (because existing ones died since last checking) or that
* the pool shut down since entry into this method. So we
* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
* stopped, or start a new thread if there are none.
*
* 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
* thread. If it fails, we know we are shut down or saturated
* and so reject the task.
*/
int c = ctl.get();//获取当前线程池的状态
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {//当前线程数量小于 coreSize 时创建一个新的线程运行
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {//如果当前线程处于运行状态,并且写入阻塞队列成功
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command)) //双重检查,再次获取线程状态;如果线程状态变了(非运行状态)就需要从阻塞队列移除任务,并尝试判断线程是否全部执行完毕。同时执行拒绝策略。
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0) //如果当前线程池为空就新创建一个线程并执行。
addWorker(null, false);
}
else if (!addWorker(command, false)) //如果在第三步的判断为非运行状态,尝试新建线程,如果失败则执行拒绝策略
reject(command);
}
如何配置线程
流程聊完了再来看看上文提到了几个核心参数应该如何配置呢?
有一点是肯定的,线程池肯定是不是越大越好。
通常我们是需要根据这批任务执行的性质来确定的。
l IO 密集型任务:由于线程并不是一直在运行,所以可以尽可能的多配置线程,比如 CPU 个数 * 2
l CPU 密集型任务(大量复杂的运算)应当分配较少的线程,比如 CPU 个数相当的大小。
当然这些都是经验值,最好的方式还是根据实际情况测试得出最佳配置。
优雅的关闭线程池
有运行任务自然也有关闭任务,从上文提到的 5 个状态就能看出如何来关闭线程池。
其实无非就是两个方法 shutdown()/shutdownNow()
。
但他们有着重要的区别:
l shutdown() 执行后停止接受新任务,会把队列的任务执行完毕。
l shutdownNow() 也是停止接受新任务,但会中断所有的任务,将线程池状态变为 stop。