Java 线程池并发demo java线程池最佳实践

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mob64ca14196783 2023-09-19 08:32:04

文章标签 Java 线程池并发demo 线程池工作队列 Java 文章分类 Java 后端开发

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的程序都可以使用线程池。

合理使用线程池能带来三个好处：

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；
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；
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。

线程池的实现原理

当提交一个任务时，线程池的处理流程如下

Java 线程池并发demo java线程池最佳实践_Java 线程池并发demo

很清晰的一幅图，简洁明了

我们提交一个任务到线程池时，线程池首先判断当前核心线程池是否已满，如果没有满的话，那么就直接创建一个新的线程来执行任务；如果核心线程池已满的话那么就去判断队列是否已满；
如果工作队列没有满的话，那么就将这个任务存储到工作队列中进行等待；如果没满的话，那么就去判断线程池是否已满；
如果线程池没有满的话，同样创建一个新的线程去执行任务；相反，如果线程池满的话那么就去按照饱和策略处理无法执行的任务。

ThreadPoolExcutor执行excute()方法的示意图

Java 线程池并发demo java线程池最佳实践_线程池_02

ThreadPoolExcute执行excute方法分下面四种情况：

如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（注意，执行这一步需要获取全局锁）；
如果运行的线程等于corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue；
如果无法将任务加入BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来处理任务（同上，执行这一步需要获取全局锁）；
如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize，任务将被拒绝，并且调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法

ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路，是为了在执行execute()方法时，尽可能地避免获取全局锁（那将回事一个严重的可伸缩瓶颈）。在ThreadPoolExecutor完成预热之后（当前运行的线程数大于等于corePoolSize），几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2，而步骤2不需要获取全局锁。

源码分析

public void execute(Runnable command) {
            if (command == null)
                throw new NullPointerException();
            int c = ctl.get();
            /**
             *  如果运行的线程小于corePoolSize，则尝试用给定的命令作为第一个任务启动一个新线程。
             *  对addWorker的调用原子性地检查runState和workerCount，因此可以通过返回false来防止错误警报，因为错误警报会在不应该添加线程的时候添加线程。
             */
            if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
                if (addWorker(command, true))
                    return;
                c = ctl.get();
            }
           // 线程池处于RUNNING状态，并将任务放入workQueue队列
            if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
                int recheck = ctl.get();
               // 需要再次检查是否应该添加一个线程(因为自上次检查以来已有的线程已经死亡)，或者池在进入这个方法后关闭。
                if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                    reject(command);
                // 重新检查状态，如果必要的话，如果停止，则回滚队列;如果没有，则启动一个新线程。
                else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                    addWorker(null, false);
            }
           // 如果队列满了，则尝试添加新线程。如果它失败了，则执行线程池的饱和策略。
            else if (!addWorker(command, false))
                reject(command);
        }

工作线程：线程池创建线程时，会将线程粉装成工作线程Worker，Worker在执行完任务后，还会循环获取工作队列里的任务来执行。我们可以从Worker类的run()方法里看到。

public void run(){
    try{
        Runnable task = firstTask;
        firstTask = null;
        while(task != null || (task = getTask()) != null){
            runTask(task);
            task = null;
        }
    } finally {
        workerDone(this);
    }
}