Java 線程池原理詳解

Java線程池原理詳解（一）什么是線程池線程池做的工作主要是控制運行的線程的數(shù)量，處理過程中將任務放入隊列，然后在線程創(chuàng)建后啟動這些任務，如果線程數(shù)量超過了最大數(shù)量超出數(shù)量的線程排隊等候，等其它線程執(zhí)行完畢，再從隊列中取出任務來執(zhí)行。主要特點為：降低資源消耗。通過重復利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗。提高響應速度。當任務到達時，任務可以不需要的等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行。提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無限制的創(chuàng)建，不僅會消耗系統(tǒng)資源，還會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用線程池可以進行統(tǒng)一的分配，調(diào)優(yōu)和監(jiān)控。（二）線程池的基本原理線程池的組成一般的線程池主要分為以下4個組成部分：線程池管理器：用于創(chuàng)建并管理線程池工作線程：線程池中的線程任務接口：每個任務必須實現(xiàn)的接口，用于工作線程調(diào)度其運行任務隊列：用于存放待處理的任務，提供一種緩沖機制ThreadPoolExecutor的構(gòu)造方法如下：構(gòu)造函數(shù)參數(shù)說明：參數(shù)描述corePoolSize指定了線程池中的線程數(shù)量。maximumPoolSize指定了線程池中的最大線程數(shù)量。keepAliveTime當前線程池數(shù)量超過corePoolSize時，多余的空閑線程的存活時間，即多次時間內(nèi)會被銷毀。unitkeepAliveTime的單位。workQueue任務隊列，被提交但尚未被執(zhí)行的任務。threadFactory線程工廠，用于創(chuàng)建線程，一般用默認的即可。handler拒絕策略，當任務太多來不及處理，如何拒絕任務。線程池都有哪幾種工作隊列1、ArrayBlockingQueue：是一個基于數(shù)組結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊列，此隊列按FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。2、LinkedBlockingQueue：一個基于鏈表結(jié)構(gòu)的阻塞隊列，此隊列按FIFO（先進先出）排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。靜態(tài)工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個隊列3、SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。每個插入操作必須等到另一個線程調(diào)用移除操作，否則插入操作一直處于阻塞狀態(tài)，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，靜態(tài)工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列。4、PriorityBlockingQueue：一個具有優(yōu)先級的無限阻塞隊列。拒絕策略:線程池中的線程已經(jīng)用完了，無法繼續(xù)為新任務服務，同時，等待隊列也已經(jīng)排滿了，再也塞不下新任務了。這時候我們就需要拒絕策略機制合理的處理這個問題。JDK內(nèi)置的拒絕策略如下：策略描述AbortPolicy直接拋出異常，阻止系統(tǒng)正常運行。CallerRunsPolicy只要線程池未關(guān)閉，該策略直接在調(diào)用者線程中，運行當前被丟棄的任務。顯然這樣做不會真的丟棄任務，但是，任務提交線程的性能極有可能會急劇下降。DiscardOldestPolicy丟棄最老的一個請求，也就是即將被執(zhí)行的一個任務，并嘗試再次提交當前任務。DiscardPolicy該策略默默地丟棄無法處理的任務，不予任何處理。如果允許任務丟失，這是最好的一種方案。以上內(nèi)置拒絕策略均實現(xiàn)了RejectedExecutionHandler接口，若以上策略仍無法滿足實際需要，完全可以自己擴展RejectedExecutionHandler接口。Java線程池工作過程

線程池剛創(chuàng)建時，里面沒有一個線程。任務隊列是作為參數(shù)傳進來的。不過，就算隊列里面有任務，線程池也不會馬上執(zhí)行它們。2.當調(diào)用execute()方法添加一個任務時，線程池會做如下判斷：a)如果正在運行的線程數(shù)量小于corePoolSize，那么馬上創(chuàng)建線程運行這個任務；b)如果正在運行的線程數(shù)量大于或等于corePoolSize，那么將這個任務放入隊列；c)如果這時候隊列滿了，而且正在運行的線程數(shù)量小于maximumPoolSize，那么還是要創(chuàng)建非核心線程立刻運行這個任務；d)如果隊列滿了，而且正在運行的線程數(shù)量大于或等于maximumPoolSize，那么線程池會拋出異常RejectExecutionException。3.當一個線程完成任務時，它會從隊列中取下一個任務來執(zhí)行。4.當一個線程無事可做，超過一定的時間（keepAliveTime）時，線程池會判斷，如果當前運行的線程數(shù)大于corePoolSize，那么這個線程就被停掉。所以線程池的所有任務完成后，它最終會收縮到corePoolSize的大小。

（三）Executor框架Executor框架同java.util.concurrent.Executor接口在Java5中被引入。Executor框架是一個根據(jù)一組執(zhí)行策略調(diào)用，調(diào)度，執(zhí)行和控制的異步任務的框架。無限制的創(chuàng)建線程會引起應用程序內(nèi)存溢出。所以創(chuàng)建一個線程池是個更好的的解決方案，因為可以限制線程的數(shù)量并且可以回收再利用這些線程。利用Executor框架可以非常方便的創(chuàng)建一個線程池。Executors類是什么？Executors可以用于方便的創(chuàng)建線程池。Java中的線程池是通過Executor框架實現(xiàn)的，該框架中用到了Executor，Executors，ExecutorService，ThreadPoolExecutor，Callable和Future、FutureTask這幾個類。常見線程池的快捷創(chuàng)建方式要配置一個線程池是比較復雜的，尤其是對于線程池的原理不是很清楚的情況下，很有可能配置的線程池不是較優(yōu)的，因此在Executors類里面提供了一些靜態(tài)工廠，生成一些常用的線程池。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。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的執(zhí)行順序按照任務的提交順序執(zhí)行。newFixedThreadPool創(chuàng)建固定大小的線程池。每次提交一個任務就創(chuàng)建一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因為執(zhí)行異常而結(jié)束，那么線程池會補充一個新線程。newCachedThreadPool創(chuàng)建一個可緩存的線程池。如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，那么就會回收部分空閑（60秒不執(zhí)行任務）的線程，當任務數(shù)增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴于操作系統(tǒng)（或者說JVM）能夠創(chuàng)建的最大線程大小。newScheduledThreadPool創(chuàng)建一個大小無限的線程池。此線程池支持定時以及周期性執(zhí)行任務的需求。（四）為什么不建議使用Executors靜態(tài)工廠構(gòu)建線程池阿里巴巴Java開發(fā)手冊，明確指出不允許使用Executors靜態(tài)工廠構(gòu)建線程池。

原因如下：

線程池不允許使用Executors去創(chuàng)建，而是通過ThreadPoolExecutor的方式，這樣的處理方式讓寫的同學更加明確線程池的運行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風險說明：Executors返回的線程池對象的弊端如下：1：FixedThreadPool和SingleThreadPool：