經(jīng)過(guò)前幾篇文章的學(xué)習(xí)，大家對(duì)多線程應(yīng)該有些了解了吧，這里附上前三篇文章的鏈接，還沒有看過(guò)的小伙伴快去復(fù)習(xí)吧～～
那相信大家也能感受到，其實(shí)用多線程是很麻煩的，包括線程的創(chuàng)建、銷毀和調(diào)度等等，而且我們平時(shí)工作時(shí)好像也并沒有這樣來(lái) new 一個(gè)線程，其實(shí)是因?yàn)楹芏嗫蚣艿牡讓佣加玫搅司€程池。
線程池是幫助我們管理線程的工具，它維護(hù)了多個(gè)線程，可以降低資源的消耗，提高系統(tǒng)的性能。
并且通過(guò)使用線程池，我們開發(fā)人員可以更好的把精力放在任務(wù)代碼上，而不去管線程是如何執(zhí)行的，實(shí)現(xiàn)任務(wù)提交和執(zhí)行的解藕。
本文將從是何、為何、如何的角度來(lái)講解線程池：
- 線程池是什么
- 為什么要用線程池
- 怎么用線程池
線程池 Thread Pool
線程池是一種池化的技術(shù)，類似的還有數(shù)據(jù)庫(kù)連接池、HTTP 連接池等等。
池化的思想主要是為了減少每次獲取和結(jié)束資源的消耗，提高對(duì)資源的利用率。
比如在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)打水不方便的，大家會(huì)每段時(shí)間把水打過(guò)來(lái)存在池子里，這樣平時(shí)用的時(shí)候就直接來(lái)取就好了。
線程池同理，正是因?yàn)槊看蝿?chuàng)建、銷毀線程需要占用太多系統(tǒng)資源，所以我們建這么一個(gè)池子來(lái)統(tǒng)一管理線程。用的時(shí)候從池子里拿，不用了就放回來(lái)，也不用你銷毀，是不是方便了很多？
Java 中的線程池是由 juc 即 java.util.concurrent 包來(lái)實(shí)現(xiàn)的，最主要的就是 ThreadPoolExecutor 這個(gè)類。具體怎么用我們下文再說(shuō)。
線程池的好處
在多線程的第一篇文章中我們說(shuō)過(guò)，進(jìn)程會(huì)申請(qǐng)資源，拿來(lái)給線程用，所以線程是很占用系統(tǒng)資源的，那么我們用線程池來(lái)統(tǒng)一管理線程就能夠很好的解決這種資源管理問(wèn)題。
比如因?yàn)椴恍枰獎(jiǎng)?chuàng)建、銷毀線程，每次需要用的時(shí)候我就去拿，用完了之后再放回去，所以節(jié)省了很多資源開銷，可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。
而統(tǒng)一的管理和調(diào)度，可以合理分配內(nèi)部資源，根據(jù)系統(tǒng)的當(dāng)前情況調(diào)整線程的數(shù)量。
那總結(jié)來(lái)說(shuō)有以下 3 個(gè)好處：
- 降低資源消耗：通過(guò)重復(fù)利用現(xiàn)有的線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，避免多次創(chuàng)建和銷毀線程。
- 提高相應(yīng)速度：因?yàn)槭∪チ藙?chuàng)建線程這個(gè)步驟，所以在拿到任務(wù)時(shí)，可以立刻開始執(zhí)行。
- 提供附加功能：線程池的可拓展性使得我們可以自己加入新的功能，比如說(shuō)定時(shí)、延時(shí)來(lái)執(zhí)行某些線程。
說(shuō)了這么多，終于到了今天的重點(diǎn)，我們來(lái)看下究竟怎么用線程池吧～
線程池的實(shí)現(xiàn)
Java 給我們提供了 Executor 接口來(lái)使用線程池。
我們常用的線程池有這兩大類：
- ThreadPoolExecutor
- ScheduledThreadPoolExecutor
它倆的區(qū)別呢，就是第一個(gè)是普通的，第二個(gè)是可以定時(shí)執(zhí)行的。
當(dāng)然還有其他線程池，比如 JDK 1.7 才出現(xiàn)的 ForkJoinPool ，可以把大任務(wù)分割成小任務(wù)來(lái)執(zhí)行，最后再大一統(tǒng)。
那么任務(wù)提交到一個(gè)線程池之后，它會(huì)經(jīng)歷一個(gè)怎樣的過(guò)程呢？
執(zhí)行過(guò)程
線程池在內(nèi)部實(shí)際上采用了生產(chǎn)者消費(fèi)者模型（還不清楚這個(gè)模型的在文章開頭有改文章的鏈接）將線程和任務(wù)解藕，從而使線程池同時(shí)管理任務(wù)和線程。
當(dāng)任務(wù)提交到線程池里之后，需要經(jīng)過(guò)以下流程：
- 首先它檢查核心線程池是否已滿。這個(gè)核心線程池，就是不管用戶量多少線程池始終維護(hù)的線程的池子。比如說(shuō)線程池的總?cè)萘孔疃嗄苎b 100 個(gè)線程，核心線程池我們?cè)O(shè)置為 50，那么就無(wú)論用戶量有多少，都保持 50 個(gè)線程活著。這個(gè)數(shù)字當(dāng)然是根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求來(lái)決定的。
- 阻塞隊(duì)列，就是
BlockingQueue，在生產(chǎn)者消費(fèi)者這節(jié)里提到過(guò)。 - 最后判斷線程池是否已滿，就是判斷是不是已經(jīng)有 100 個(gè)線程了，而不是 50 個(gè)。
- 如果已經(jīng)滿了，所以不能繼續(xù)創(chuàng)建線程了，就需要按照飽和策略或者叫做拒絕策略來(lái)處理。這個(gè)飽和策略我們下文再講。
ThreadPoolExecutor
我們主要說(shuō)下 ThreadPoolExecutor ，它是最常用的線程池。
這里我們可以看到，這個(gè)類里有 4 個(gè)構(gòu)造方法，點(diǎn)進(jìn)去仔細(xì)看，其實(shí)前三個(gè)都 call 了最后一個(gè)，所以我們只需要看最后一個(gè)就好。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
...
}
這里我們來(lái)仔細(xì)看下這幾個(gè)參數(shù)：
- corePoolSize：這個(gè)就是上文提到過(guò)的核心線程池的大小，在核心里的線程是永遠(yuǎn)不會(huì)失業(yè)的。
corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
- maximumPoolSize：線程池的最大容量。
maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the pool
- keepAliveTime：存活時(shí)間。這個(gè)時(shí)間指的是，當(dāng)線程池中的線程數(shù)量大于核心線程數(shù)，這些線程閑著之后，多久銷毀它們。
keepAliveTime when the number of threads is greater than the core, this is the maximum time that excess idle threads will wait for new tasks before terminating.
- unit：對(duì)應(yīng)上面存活時(shí)間的時(shí)間單位。
unit the time unit for the {@code keepAliveTime} argument
- workQueue：這是一個(gè)阻塞隊(duì)列，其實(shí)線程池也是生產(chǎn)者消費(fèi)者模型的一種，任務(wù) - 相當(dāng)于生產(chǎn)者，線程 - 相當(dāng)于消費(fèi)者，所以這個(gè)阻塞隊(duì)列是用來(lái)協(xié)調(diào)生產(chǎn)和消費(fèi)的進(jìn)度的。
workQueue the queue to use for holding tasks before they are executed.
- threadFactory：這里用到了工程模式，用來(lái)創(chuàng)建線程的。
threadFactory the factory to use when the executor creates a new thread
- handler：這個(gè)就是拒絕策略。
handler the handler to use when execution is blocked because the thread bounds and queue capacities are reached
所以我們可以通過(guò)自己傳入這 7 個(gè)參數(shù)構(gòu)造線程池，當(dāng)然了，貼心的 Java 也給我們包裝好了幾類線程池可以很方便的拿來(lái)使用。
- newCachedThreadPool
- newFixedThreadPool
- newSingleThreadExecutor
我們具體來(lái)看每個(gè)的含義和用法。
newCachedThreadPool
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
這里我們可以看到，
- 核心線程池?cái)?shù)量為 0，也就是它不會(huì)永久保留任何線程；
- 最大容量是
Integer.MAX_VALUE； - 每個(gè)線程的存活時(shí)間是 60 秒，也就是如果 1 分鐘沒有用這個(gè)線程就被回收了；
- 最后用到了同步隊(duì)列。
它的適用場(chǎng)景在源碼里有說(shuō)：
These pools will typically improve the performance of programs that execute many short-lived asynchronous tasks.
來(lái)看怎么用：
public class newCacheThreadPool {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建一個(gè)線程池
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
// 向線程池提交任務(wù)
for (int i = 0; i < 50; i++) {
executorService.execute(new Task());//線程池執(zhí)行任務(wù)
}
executorService.shutdown();
}
}
執(zhí)行結(jié)果：
可以很清楚的看到，線程 1、2、3、5、6 都很快重用了。
newFixedThreadPool
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
這個(gè)線程池的特點(diǎn)是：
- 線程池中的線程數(shù)量是固定的，也是我們創(chuàng)建線程池時(shí)需要穿入的參數(shù)；
- 超出這個(gè)數(shù)量的線程就需要在隊(duì)列中等待。
它的適用場(chǎng)景是：
Creates a thread pool that reuses a fixed number of threads operating off a shared unbounded queue.
public class FixedThreadPool {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 200; i++) {
executorService.execute(new Task());
}
executorService.shutdown();
}
}
這里我限制了線程池里最多有 10 個(gè)線程，哪怕有 200 個(gè)任務(wù)需要執(zhí)行，也只有 1-10 這 10 個(gè)線程可以運(yùn)行。
newSingleThreadExecutor
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
這個(gè)線程池顧名思義，里面只有 1 個(gè)線程。
適用場(chǎng)景是：
Creates an Executor that uses a single worker thread operating off an unbounded queue.
我們來(lái)看下效果。
public class SingleThreadPool {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
executorService.execute(new Task());
}
executorService.shutdown();
}
}
這里在出結(jié)果的時(shí)候我能夠明顯的感覺到有些卡頓，這在前兩個(gè)例子里是沒有的，畢竟這里只有一個(gè)線程在運(yùn)行嘛。
小結(jié)
所以在使用線程池時(shí)，其實(shí)都是調(diào)用的 ThreadPoolExecutor 這個(gè)類，只不過(guò)傳遞的不同參數(shù)。
這里要特別注意兩個(gè)參數(shù)：
- 一是
workQueue的選擇，這個(gè)就是阻塞隊(duì)列的選擇，如果要說(shuō)還得這么一大篇文章，之后有機(jī)會(huì)再寫吧。 - 二是
handler的設(shè)置。
那我們發(fā)現(xiàn)，在上面的 3 個(gè)具體線程池里，其實(shí)都沒有設(shè)定 handler，這是因?yàn)樗鼈兌际褂昧?defaultHandler。
/**
* The default rejected execution handler
*/
private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler =
new AbortPolicy();
在 ThreadPoolExecutor 里有 4 種拒絕策略，這 4 種策略都是 implements 了 RejectedExecutionHandler：
-
AbortPolicy表示拒絕任務(wù)并拋出一個(gè)異常RejectedExecutionException。這個(gè)我稱之為“正式拒絕”，比如你面完了最后一輪面試，最終接到 HR 的拒信。 -
DiscardPolicy拒絕任務(wù)但不吭聲。這個(gè)就是“默拒”，比如大部分公司拒簡(jiǎn)歷的時(shí)候都是默拒。 -
DiscardOldestPolicy顧名思義，就是把老的任務(wù)丟掉，執(zhí)行新任務(wù)。 -
CallerRunsPolicy直接調(diào)用線程處理該任務(wù)，就是 VIP 嘛。
所以這 3 種線程池都使用的默認(rèn)策略也就是第一種，光明正大的拒絕。
好了以上就是本文的所有內(nèi)容了。當(dāng)然線程池還有很多知識(shí)點(diǎn)，比如 execute() 和 submit() 方法，線程池的生命周期等等。
但隨著閱讀量的逐漸走低，齊姐意識(shí)到了這似乎有什么誤會(huì)，所以這篇文章是多線程系列的最后一篇了。
本文已收錄至我的 Github 上：https://github.com/xiaoqi6666/NYCSDE，點(diǎn)擊閱讀原文直達(dá)，這個(gè) Github 匯總了我所有的文章和資料，之后也會(huì)一直更新和維護(hù)，還希望大家?guī)兔c(diǎn)個(gè) Star，你們的支持和認(rèn)可，就是我創(chuàng)作的最大動(dòng)力！
我是小齊，終生學(xué)習(xí)者，每天晚上 9 點(diǎn)，云自習(xí)室里不見不散！
