线程池
无论是面试还是平时的工作中,都会设计线程池的使用,掌握这块我认为作为java程序员必不可少的技能。传统模式的线程创建,在多线程大并发环境下,我们不建议单个去创建线程。第一效率低,第二就是浪费资源。所以如果采用线程池会很好的解决这方面的问题。
合理的使用线程池的好处
java中的线程池用场景最多的并发框架,几乎所有需要异步或者并发执行的程序都可以使用线程池。在开发过程中,合理的使用线程池能够带来下面3个好处:
1.降低资源消耗。通过重复利用已经创建的线程降低线程的创建和销毁造成的消耗。
2.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。
3.提高线程的可管理性,线程是稀缺资源,如果无限的创建资源,不仅会消耗资源,还会降低系统的稳定性,使用线程可以进行同一分配。调优和监控,但是要做到合理利用线程池,必须对齐实现原理了如指掌。
线程池的主要工作流程图
ThreadPoolExecutor执行示意图:
ThreadPoolExecutor执行excute方法下面四种情况:
1.如果当前运行的线程少于核心线程数(corePoolSize),则创建新的线程执行任务。
2.如果运行的线程等于或多余corePoolSize,则将任务加入BockingQueue阻塞队列。
3.如果阻塞队列已经满,则创建的线程处理任务。如果创建新线程后使当前运行的线程数大于maxPoolSize最大线程数,任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler方法。
线程池处理任务简单案例
package com.second.app.thread.pool;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.*;
/**
* @Author soul yzg
* @Date 2021/2/22 13:42
* 努力学习 天天进步
*/
@Slf4j
public class Main {
private final static Integer CORE_POOL_SIZE = 1;
private final static Integer MAX_POOL_SIZE = 1;
private final static Integer LOOP_COUNT = 10;
static BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingDeque<>(5);
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor
(CORE_POOL_SIZE, MAX_POOL_SIZE, 0,
TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), new RejectedExecutionHandler() {
@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
log.info("RejectedExecutionHandler is {}",r.toString());
}
});
Service service = new Service();
for (int i = 0; i < LOOP_COUNT; i++) {
executor.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
log.info("workQueue size equal {}",workQueue.size());
service.methodService();
}
});
}
executor.shutdown();
}
}
package com.second.app.thread.pool;
/**
* @Author soul yzg
* @Date 2021/2/22 13:37
* 努力学习 天天进步
*/
public class Service {
public void methodService() {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running" );
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
创建线程池的参数
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler)
创建一个线程池需要输入几个参数:
1.corePoolSize(线程池的基本大小):当提交一个任务到线程池时,线程会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会去创建线程,等需要执行任务的线程数大于corePoolSize线程池基本大小时就不在创建了。如果调用线程池的preStartAllCoreThreads方法(),线程会提前创建并启动所有基本线程。
2.runnableTaskQueue(任务队列);用来保存等待执行的任务阻塞队列。
常见的几种阻塞队列:
- ArrayBlockingQueue:基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按FIFO先进先出原则对元素进行排序。
- LinkedBlockingQueue:基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO排序元素,吞吐量高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Excutors.newFixedThreadPool()使用这个队列。
- synchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列,每个插入操作必须要等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,静态工厂方法Excutors.newCachedThreadPool()使用这个队列。
- PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列。
3.maximumPoolSize:线程池允许创建的最大线程数,如果阻塞队列满了,并且已经创建的线程数小于maximumPoolSize,则线程池会创建新的线程执行任务。值得注意的是,如果采用无界的任务队列时,这个参数就没什么效果。
4.ThreadFactory :用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更具有意义的名字。使用开源框架guva提供的 ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字。代码如下
new ThreadFactoryBuilder.setNameFormat("XX-task-%d").build();
5.RejectedExecutionHandler饱和策略:当队列和线程都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采用一种策略处理新提交的任务。
- AbortPolicy:直接抛出异常
- CallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务。
- DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务。
- DiscardPolicy:不处理,丢弃掉。
当然,也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化存储不能处理的任务。
6.keepAliveTime(线程活动保持时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。
所以,如果任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大时间,提高线程的利用率。TimeUnit(线程活动保持时间的单位):可选的单位有天(DAYS)、小时(HOURS)、分(MINUTES)、毫秒(MILLISECONDS)、微秒(MICROSECONDS,千分之一毫秒)和纳秒(NANOSECONDS,千分之一微秒)。
自定义处理线程池策略
package com.second.app.handler;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
/**
* @Author soul yzg
* @Date 2021/2/22 18:29
* 努力学习 天天进步
*/
@Slf4j
public class MyRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {
@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
log.info("Begin exception handler");
Thread thread = new Thread(r);
thread.start();
log.info("exception handler currentThreadName is {}",thread.getName());
}
}
package com.second.app.config;
import com.second.app.handler.MyRejectedExecutionHandler;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.concurrent.*;
/**
* @Author soul yzg
* @Date 2021/2/22 18:19
* 努力学习 天天进步
*/
public class ExecutorsConfig {
private final static Integer CORE_POOL_SIZE = 1;
private final static Integer MAX_POOL_SIZE = 1;
private final static MyRejectedExecutionHandler MY_REJECTED_EXECUTION_HANDLER = new MyRejectedExecutionHandler();
static BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingDeque<>(5);
// static ThreadFactory factory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();
public static ThreadPoolExecutor newThreadPoolExecutor() {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor
(CORE_POOL_SIZE, MAX_POOL_SIZE,
0,
TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(),
MY_REJECTED_EXECUTION_HANDLER);
return executor;
}
}
package com.second.app.thread.pool;
import com.second.app.config.ExecutorsConfig;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
/**
* @Author soul yzg
* @Date 2021/2/22 13:42
* 努力学习 天天进步
*/
@Slf4j
public class Main {
private static final int LOOP_COUNT = 20;
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor executor = ExecutorsConfig.newThreadPoolExecutor();
Service service = new Service();
for (int i=0;i<LOOP_COUNT;i++){
executor.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
service.methodService();
}
});
}
executor.shutdown();
}
}
运行结果:
常见的线程池
1.ScheduledThreadPoolExecutor 继承ThreadPoolExecutor,主要用来在给定的延迟之后运行任务,或者定期执行任务。
package com.second.app.thread.pool;
import com.google.common.util.concurrent.ThreadFactoryBuilder;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @Author soul yzg
* @Date 2021/2/23 14:39
* 努力学习 天天进步
*/
@Slf4j
public class Run {
private final static int AVAILABLE_PROCESSORS = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
private final static ThreadFactory factory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("schedule-task-%d").build();
private final static int LOOP_COUNT = 100;
public static void main(String[] args) {
ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(AVAILABLE_PROCESSORS, factory);
for (int i = 0; i < LOOP_COUNT; i++) {
executor.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
@Override
public void run() {
new Service().methodService();
}
}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}
}
package com.second.app.thread.pool;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
/**
* @Author soul yzg
* @Date 2021/2/22 13:37
* 努力学习 天天进步
*/
@Slf4j
public class Service {
public void methodService() {
try {
log.info("{} is running",Thread.currentThread().getName());
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
执行结果:100个任务,利用线程池执行,每次执行完成到下一次任务的执行间隔一秒钟。
Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:61529', transport: 'socket'
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:61529', transport: 'socket'
16:10:33.613 [schedule-task-0] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-0 is running
16:10:33.613 [schedule-task-8] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-8 is running
16:10:33.613 [schedule-task-7] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-7 is running
16:10:33.613 [schedule-task-2] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-2 is running
16:10:33.613 [schedule-task-6] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-6 is running
16:10:33.614 [schedule-task-11] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-11 is running
16:10:33.613 [schedule-task-3] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-3 is running
16:10:33.613 [schedule-task-1] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-1 is running
16:10:33.613 [schedule-task-4] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-4 is running
16:10:33.613 [schedule-task-5] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-5 is running
16:10:33.614 [schedule-task-10] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-10 is running
16:10:33.614 [schedule-task-9] INFO com.second.app.thread.pool.Service - schedule-task-9 is running
Process finished with exit code 130