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為什么要用線程池呢?
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下面是一段創(chuàng)建線程并運行的代碼:
- for (int i = 0; i < 100; i++) {
- new Thread(() -> {
- System.out.println("run thread->" + Thread.currentThread().getName());
- userService.updateUser(....);
- }).start();
- }
我們想使用這種方式去做異步，或者提高性能，然后將某些耗時操作放入一個新線程去運行。
這種思路是沒問題的，但是這段代碼是存在問題的，有哪些問題呢?下面我們就來看看有哪些問題;
既然我們上面使用手動創(chuàng)建線程會存在問題，那有解決方法嗎?
答案：有的，使用線程池。
線程池介紹
線程池(Thread Pool)：把一個或多個線程通過統(tǒng)一的方式進行調(diào)度和重復使用的技術(shù)，避免了因為線程過多而帶來使用上的開銷。
線程池有什么優(yōu)點?
線程池使用
在JDK中rt.jar包下JUC(java.util.concurrent)創(chuàng)建線程池有兩種方式：ThreadPoolExecutor 和 Executors，其中 Executors又可以創(chuàng)建 6 種不同的線程池類型。
ThreadPoolExecutor 的使用
線程池使用代碼如下：
- import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
- import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
- import java.util.concurrent.TimeUnit;
- public class ThreadPoolDemo {
- private static ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 10, 10L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue(100));
- public static void main(String[] args) {
- threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- System.out.println("田先生您好");
- }
- });
- }
- }
以上程序執(zhí)行結(jié)果如下：
田先生您好
核心參數(shù)說明
ThreadPoolExecutor的構(gòu)造方法有以下四個：
可以看到最后那個構(gòu)造方法有 7 個構(gòu)造參數(shù)，其實前面的三個構(gòu)造方法只是對最后那個方法進行包裝，并且前面三個構(gòu)造方法最終都是調(diào)用最后那個構(gòu)造方法，所以我們這里就來聊聊最后那個構(gòu)造方法。
參數(shù)解釋
corePoolSize
線程池中的核心線程數(shù)，默認情況下核心線程一直存活在線程池中，如果將 ThreadPoolExecutor 的 allowCoreThreadTimeOut 屬性設(shè)為 true，如果線程池一直閑置并超過了 keepAliveTime 所指定的時間，核心線程就會被終止。
maximumPoolSize
最大線程數(shù)，當線程不夠時能夠創(chuàng)建的最大線程數(shù)。
keepAliveTime
線程池的閑置超時時間，默認情況下對非核心線程生效，如果閑置時間超過這個時間，非核心線程就會被回收。如果 ThreadPoolExecutor 的 allowCoreThreadTimeOut 設(shè)為 true 的時候，核心線程如果超過閑置時長也會被回收。
unit
配合 keepAliveTime 使用，用來標識 keepAliveTime 的時間單位。
workQueue
線程池中的任務(wù)隊列，使用 execute() 或 submit() 方法提交的任務(wù)都會存儲在此隊列中。
threadFactory
為線程池提供創(chuàng)建新線程的線程工廠。
rejectedExecutionHandler
線程池任務(wù)隊列超過最大值之后的拒絕策略，RejectedExecutionHandler 是一個接口，里面只有一個 rejectedExecution 方法，可在此方法內(nèi)添加任務(wù)超出最大值的事件處理。ThreadPoolExecutor 也提供了 4 種默認的拒絕策略：
包含所有參數(shù)的使用案例：
- public class ThreadPoolExecutorTest {
- public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
- ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(1, 1,
- 10L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue
(2), - new MyThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
- threadPool.allowCoreThreadTimeOut(true);
- for (int i = 0; i < 10; i++) {
- threadPool.execute(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- System.out.println(Thread.currentThread().getName());
- try {
- Thread.sleep(2000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- });
- }
- }
- }
- class MyThreadFactory implements ThreadFactory {
- private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
- @Override
- public Thread newThread(Runnable r) {
- Thread t = new Thread(r);
- String threadName = "MyThread" + count.addAndGet(1);
- t.setName(threadName);
- return t;
- }
- }
運行輸出：
- main
- MyThread1
- main
- MyThread1
- MyThread1
- ....
這里僅僅是為了演示所有參數(shù)自定義，并沒有其他用途。
execute() 和 submit()的使用
execute() 和 submit() 都是用來執(zhí)行線程池的，區(qū)別在于 submit() 方法可以接收線程池執(zhí)行的返回值。
下面分別來看兩個方法的具體使用和區(qū)別：
- // 創(chuàng)建線程池
- ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 10, 10L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue(100));
- // execute 使用
- threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- System.out.println("老田您好");
- }
- });
- // submit 使用
- Future
future = threadPoolExecutor.submit(new Callable () { - @Override
- public String call() throws Exception {
- System.out.println("田先生您好");
- return "返回值";
- }
- });
- System.out.println(future.get());
以上程序執(zhí)行結(jié)果如下：
- 老田您好
- 田先生您好
- 返回值
Executors
Executors 執(zhí)行器創(chuàng)建線程池很多基本上都是在 ThreadPoolExecutor 構(gòu)造方法上進行簡單的封裝，特殊場景根據(jù)需要自行創(chuàng)建。可以把Executors理解成一個工廠類 。Executors可以創(chuàng)建 6 種不同的線程池類型。
下面對這六個方法進行簡要的說明：
newFixedThreadPool
創(chuàng)建一個數(shù)量固定的線程池，超出的任務(wù)會在隊列中等待空閑的線程，可用于控制程序的最大并發(fā)數(shù)。
newCacheThreadPool
短時間內(nèi)處理大量工作的線程池，會根據(jù)任務(wù)數(shù)量產(chǎn)生對應(yīng)的線程，并試圖緩存線程以便重復使用，如果限制 60 秒沒被使用，則會被移除緩存。如果現(xiàn)有線程沒有可用的，則創(chuàng)建一個新線程并添加到池中，如果有被使用完但是還沒銷毀的線程，就復用該線程。終止并從緩存中移除那些已有 60 秒鐘未被使用的線程。因此，長時間保持空閑的線程池不會使用任何資源。
newScheduledThreadPool
創(chuàng)建一個數(shù)量固定的線程池，支持執(zhí)行定時性或周期性任務(wù)。
newWorkStealingPool
Java 8 新增創(chuàng)建線程池的方法，創(chuàng)建時如果不設(shè)置任何參數(shù)，則以當前機器CPU 處理器數(shù)作為線程個數(shù)，此線程池會并行處理任務(wù)，不能保證執(zhí)行順序。
newSingleThreadExecutor
創(chuàng)建一個單線程的線程池。這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當于單線程串行執(zhí)行所有任務(wù)。如果這個唯一的線程因為異常結(jié)束，那么會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務(wù)的執(zhí)行順序按照任務(wù)的提交順序執(zhí)行。
newSingleThreadScheduledExecutor
此線程池就是單線程的 newScheduledThreadPool。
線程池如何關(guān)閉?
線程池關(guān)閉，可以使用 shutdown() 或 shutdownNow() 方法，它們的區(qū)別是：
下面用代碼來模擬 shutdown() 之后，給線程池添加任務(wù)，代碼如下：
- import java.util.concurrent.*;
- import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
- public class ThreadPoolExecutorAllArgsTest {
- public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
- //創(chuàng)建線程池
- ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1, 1,
- 10L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue
(2), - new MyThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
- threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
- //提交任務(wù)
- threadPoolExecutor.execute(() -> {
- for (int i = 0; i < 3; i++) {
- System.out.println("提交任務(wù)" + i);
- try {
- Thread.sleep(3000);
- } catch (InterruptedException e) {
- System.out.println(e.getMessage());
- }
- }
- });
- threadPoolExecutor.shutdown();
- //再次提及任務(wù)
- threadPoolExecutor.execute(() -> {
- System.out.println("我想再次提及任務(wù)");
- });
- }
- }
以上程序執(zhí)行結(jié)果如下：
- 提交任務(wù)0
- 提交任務(wù)1
- 提交任務(wù)2
可以看出，shutdown() 之后就不會再接受新的任務(wù)了，不過之前的任務(wù)會被執(zhí)行完成。
面試題
面試題1:ThreadPoolExecutor 有哪些常用的方法?
這些方法可以用來終止線程池、線程池監(jiān)控等。
面試題2:說說submit(和 execute兩個方法有什么區(qū)別?
submit() 和 execute() 都是用來執(zhí)行線程池的，只不過使用 execute() 執(zhí)行線程池不能有返回方法，而使用 submit() 可以使用 Future 接收線程池執(zhí)行的返回值。
說說線程池創(chuàng)建需要的那幾個核心參數(shù)的含義
ThreadPoolExecutor 最多包含以下七個參數(shù)：
面試題3:shutdownNow() 和 shutdown() 兩個方法有什么區(qū)別?
shutdownNow() 和 shutdown() 都是用來終止線程池的，它們的區(qū)別是，使用 shutdown() 程序不會報錯，也不會立即終止線程，它會等待線程池中的緩存任務(wù)執(zhí)行完之后再退出，執(zhí)行了 shutdown() 之后就不能給線程池添加新任務(wù)了;shutdownNow() 會試圖立馬停止任務(wù)，如果線程池中還有緩存任務(wù)正在執(zhí)行，則會拋出 java.lang.InterruptedException: sleep interrupted 異常。
面試題6:了解過線程池的工作原理嗎?
當線程池中有任務(wù)需要執(zhí)行時，線程池會判斷如果線程數(shù)量沒有超過核心數(shù)量就會新建線程池進行任務(wù)執(zhí)行，如果線程池中的線程數(shù)量已經(jīng)超過核心線程數(shù)，這時候任務(wù)就會被放入任務(wù)隊列中排隊等待執(zhí)行;如果任務(wù)隊列超過最大隊列數(shù)，并且線程池沒有達到最大線程數(shù)，就會新建線程來執(zhí)行任務(wù);如果超過了最大線程數(shù)，就會執(zhí)行拒絕執(zhí)行策略。
面試題5:線程池中核心線程數(shù)量大小怎么設(shè)置?
「CPU密集型任務(wù)」：比如像加解密，壓縮、計算等一系列需要大量耗費 CPU 資源的任務(wù)，大部分場景下都是純 CPU 計算。盡量使用較小的線程池，一般為CPU核心數(shù)+1。因為CPU密集型任務(wù)使得CPU使用率很高，若開過多的線程數(shù)，會造成CPU過度切換。
「IO密集型任務(wù)」：比如像 MySQL 數(shù)據(jù)庫、文件的讀寫、網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)，這類任務(wù)不會特別消耗 CPU 資源，但是 IO 操作比較耗時，會占用比較多時間?？梢允褂蒙源蟮木€程池，一般為2*CPU核心數(shù)。IO密集型任務(wù)CPU使用率并不高，因此可以讓CPU在等待IO的時候有其他線程去處理別的任務(wù)，充分利用CPU時間。
另外：線程的平均工作時間所占比例越高，就需要越少的線程;線程的平均等待時間所占比例越高，就需要越多的線程;
以上只是理論值，實際項目中建議在本地或者測試環(huán)境進行多次調(diào)優(yōu)，找到相對理想的值大小。
面試題7:線程池為什么需要使用(阻塞)隊列?
主要有三點：
面試題8:線程池為什么要使用阻塞隊列而不使用非阻塞隊列?
阻塞隊列可以保證任務(wù)隊列中沒有任務(wù)時阻塞獲取任務(wù)的線程，使得線程進入wait狀態(tài)，釋放cpu資源。
當隊列中有任務(wù)時才喚醒對應(yīng)線程從隊列中取出消息進行執(zhí)行。
使得在線程不至于一直占用cpu資源。
(線程執(zhí)行完任務(wù)后通過循環(huán)再次從任務(wù)隊列中取出任務(wù)進行執(zhí)行，代碼片段如下
- while (task != null || (task = getTask()) != null) {}）。
不用阻塞隊列也是可以的，不過實現(xiàn)起來比較麻煩而已，有好用的為啥不用呢?
面試題9:了解線程池狀態(tài)嗎?
通過獲取線程池狀態(tài)，可以判斷線程池是否是運行狀態(tài)、可否添加新的任務(wù)以及優(yōu)雅地關(guān)閉線程池等。
RUNNING：線程池的初始化狀態(tài)，可以添加待執(zhí)行的任務(wù)。
SHUTDOWN：線程池處于待關(guān)閉狀態(tài)，不接收新任務(wù)僅處理已經(jīng)接收的任務(wù)。
STOP：線程池立即關(guān)閉，不接收新的任務(wù)，放棄緩存隊列中的任務(wù)并且中斷正在處理的任務(wù)。
TIDYING：線程池自主整理狀態(tài)，調(diào)用 terminated() 方法進行線程池整理。
TERMINATED：線程池終止狀態(tài)。
面試題10:知道線程池中線程復用原理嗎?
線程池將線程和任務(wù)進行解耦，線程是線程，任務(wù)是任務(wù)，擺脫了之前通過 Thread 創(chuàng)建線程時的一個線程必須對應(yīng)一個任務(wù)的限制。
在線程池中，同一個線程可以從阻塞隊列中不斷獲取新任務(wù)來執(zhí)行，其核心原理在于線程池對 Thread 進行了封裝，并不是每次執(zhí)行任務(wù)都會調(diào)用 Thread.start() 來創(chuàng)建新線程，而是讓每個線程去執(zhí)行一個“循環(huán)任務(wù)”，在這個“循環(huán)任務(wù)”中不停的檢查是否有任務(wù)需要被執(zhí)行，如果有則直接執(zhí)行，也就是調(diào)用任務(wù)中的 run 方法，將 run 方法當成一個普通的方法執(zhí)行，通過這種方式將只使用固定的線程就將所有任務(wù)的 run 方法串聯(lián)起來。
總結(jié)
本文通過沒有使用線程池帶來的弊端，Executors介紹，Executors的六種方法介紹、如何使用線程池，了解線程池原理，核心參數(shù)，以及10到線程池面試題。
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「Java后端技術(shù)全棧」，可以通過以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系Java后端技術(shù)全棧公眾號。
網(wǎng)頁題目：寫給小白看的線程池，學會了嗎？
文章源于：http://uogjgqi.cn/article/dhigejc.html
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