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【并发编程四：Java中的线程池（1）】

网友: 文档中心 2022-05-03 18:12:57

【衔接上一章 【并发编程三：Java线程的状态及转换】】

学习路线

    • 1.1Java中的线程池
      • 1.1.1什么是线程池？
      • 1.1.2为什么要有线程池？
    • 1.2Java线程池之Executor框架
    • 1.3Executor框架的接口与类结构
    • 1.4线程池的7大参数
      • （1）int corePoolSize,
      • （2）BlockingQueue workQueue,
      • （3）int maximumPoolSize,
      • （4）long keepAliveTime,
      • （5）TimeUnit unit,
      • （6）ThreadFactory threadFactory,
      • （7）RejectedExecutionHandler handler,
    • 1.5线程池拒绝策略应用实践

1.1Java中的线程池

【并发编程四：Java中的线程池（1）】

1.1.1什么是线程池？

白话一点理解就是一个池子，里面存放着已经创建好的线程，当有任务提交到线程池里面来的时候，池子中的某个线程就会主动去执行该任务，当提交过来的任务比较多，池子中的线程数不够用时，需要能自动扩充新的线程到池子中，当然也不能无限地扩充线程数量，能进行统一的配置，能配置最大线程个数，而当任务比较少时，池子中的线程个数就自动回收，把线程资源释放掉；并且通常情况下，为了能缓存提交过来的未被处理的任务，就需要有一个任务队列来存放，这就是一个线程池，你甚至可以自己来实现一个线程池；

1.1.2为什么要有线程池？

我们知道创建和销毁一个对象是很费时间的，特别是一些比较耗费资源的对象的创建和销毁，比如创建数据库连接，创建网络连接，创建线程等，所以就出现“池化技术”，即复用已经创建的对象，那么这样做能够带来3个好处：
第一：降低资源消耗，通过复用已经创建的线程降低线程创建和销毁造成的系统资源消耗；
第二：提高性能，当执行大量异步任务时线程池能够提供更好的性能，在不使用线程池时，每当需要执行异步任务时直接 new一个线程来运行，而线程的创建和销毁是需要开销的，而线程池里面的线程是可复用的，不需要每次执行异步任务时都重新创建和销毁线程，直接执行任务即可；
第三：方便线程管理，线程是不能随随便滥用的，当不停地创建线程可能导致系统资源消耗殆尽而崩溃，使用线程池可以限制创建的线程个数、动态新增线程数量等，提高了线程的可管理性；

1.2Java线程池之Executor框架

为了实现线程池和管理线程池，JDK给我们提供了基于Executor接口的一系列接口、抽象类、实现类，我们把它称作线程池的Executor框架，Executor框架本质上是一个线程池；
【并发编程四：Java中的线程池（1）】

Java线程（java.lang.Thread）被一对一映射为本地操作系统内核线程，Java线程启动时会创建一个本地操作系统线程，操作系统会调度所有线程并将它们分配给可用的CPU执行，当该Java线程终止时，这个操作系统线程也会被回收；
实际上这是两层线程调度模型：
（1）上层Java线程的调度由Executor框架调度；
（2）下层操作系统的线程调度由操作系统调度；

Java的线程是这么设计的，包含两部分：
1、工作任务；（Runnable和Callable）
2、执行机制；（Thread、Executor框架）

1.3Executor框架的接口与类结构

  • ava.util.concurrent （并发编程的工具） juc
  • java.util.concurrent.atomic （变量的线程安全的原子性操作）
  • java.util.concurrent.locks （用于锁定和条件等待同步等）
    Executor ： 执行人、执行者
    【并发编程四：Java中的线程池（1）】

1.4线程池的7大参数

//基于Executor框架实现线程池

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor( 5, 10, 15, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

构造方法最多是7个参数；

（1）int corePoolSize,

指定线程池中的核心线程数量（最少的线程个数），线程池中会维护一个最小的线程数量，即使这些线程处理空闲状态，它们也不会被销毁，除非设置了allowCoreThreadTimeOut；
默认情况下，创建线程池之后，线程池中是没有线程的，需要提交任务之后才会创建线程；
在实际中如果需要线程池创建之后立即创建线程，可以通过以下两种方式：
prestartCoreThread()：boolean prestartCoreThread()，初始化一个核心线程；
prestartAllCoreThreads()：int prestartAllCoreThreads()，初始化所有核心线程；

（2）BlockingQueue workQueue,

任务队列，当核心线程全部繁忙时，由execute/submit方法提交的Runnable任务存放到该任务队列中，等待被核心线程来执行；

（3）int maximumPoolSize,

指定线程池中允许的最大线程数，当核心线程全部繁忙且任务队列存满之后，线程池会临时追加线程，直到总线程数达到maximumPoolSize这个上限；

（4）long keepAliveTime,

线程空闲超时时间，如果一个线程处于空闲状态，并且当前的线程数量大于corePoolSize，那么在指定时间后，这个空闲线程会被销毁；

（5）TimeUnit unit,

keepAliveTime的时间单位 （天、小时、分、秒…）

（6）ThreadFactory threadFactory,

线程工厂，用于创建线程，一般采用默认的即可，也可以自定义实现；
Executors.defaultThreadFactory(),
Executors.privilegedThreadFactory(),

（7）RejectedExecutionHandler handler,

拒绝策略(饱和策略)，当任务太多来不及处理时，如何“拒绝”任务？
任务拒绝是线程池的保护措施，当核心线程corePoolSize正在执行任务、线程池的任务队列workQueue已满、并且线程池中的线程数达到maximumPoolSize时，就需要“拒绝”掉新提交过来的任务；

JDK提供了4种内置的拒绝策略：AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardOldestPolicy和DiscardPolicy；

  • 1、AbortPolicy（默认）：丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常，这是线程池默认的拒绝策略，在任务不能再提交的时候抛出异常，让开发人员及时知道程序运行状态，这样能在系统不能承载更大的并发量时，及时通过异常信息发现；

  • 2、DiscardPolicy：直接丢弃任务，不抛出异常，使用此策略可能会使我们无法发现系统的异常状态，建议一些无关紧要的业务采用此策略；

  • 3、DiscardOldestPolicy：丢弃任务队列中靠最前的任务，并执行当前任务，是否要采用此拒绝策略，根据实际业务是否允许丢弃老任务来评估和衡量；

  • 4、CallerRunsPolicy: 交由任务的调用线程（提交任务的线程）来执行当前任务；这种拒绝策略会让所有任务都能得到执行，适合大量计算类型的任务执行，使用这种策略的最终目标是要让每个任务都能执行完毕，而使用多线程执行计算任务只是作为增大吞吐量的手段；
    新来的任务可以用main线程去执行，不用线程池里面的线程执行；

除了上面的四种拒绝策略，还可以通过实现RejectedExecutionHandler接口，实现自定义的拒绝策略；

1.5线程池拒绝策略应用实践

一个发送短信验证码的需求，前端进行业务操作需要先获取验证码，由于是做营销活动，获取短信验证码请求量比较大，而发送短信验证码操作是提交到一个线程池中执行的，如果某一时刻获取验证码请求太多，可能导致线程池处理不过来，就会触发线程池拒绝策略，为了确保用户都能获取到验证码，当线程池处理不过来的时候，希望能给重试的机会，所以就自定义了一种线程池拒绝策略，做重试处理；

【并发编程四：Java中的线程池（1）】

【衔接下一章【并发编程五：Java中的线程池（2）-线程的实现原理】】

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