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(yùn)行的線程的數(shù)量，處理過(guò)程中將任務(wù)放入隊(duì)列，然后在線程創(chuàng)建后啟動(dòng)這些任務(wù)，如果線程數(shù)量超過(guò)了最大數(shù)量超出數(shù)量的線程排隊(duì)等候，等其它線程執(zhí)行完畢，再?gòu)年?duì)列中取出任務(wù)來(lái)執(zhí)行。主要特點(diǎn)為：降低資源消耗。通過(guò)重復(fù)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(yīng)速度。當(dāng)任務(wù)到達(dá)時(shí)，任務(wù)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(wú)限制的創(chuàng)建，不僅會(huì)消耗系統(tǒng)資源，還會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用線程池可以進(jìn)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(gè)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(wù)接口：每個(gè)任務(wù)必須實(shí)現(xiàn)的接口，用于工作線程調(diào)度其運(yùn)行任務(wù)隊(duì)列：用于存放待處理的任務(wù)，提供一種緩沖機(jī)制ThreadPoolExecutor的構(gòu)造方法如下：構(gòu)造函數(shù)參數(shù)說(shuō)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(dāng)前線程池?cái)?shù)量超過(guò)corePoolSize時(shí)，多余的空閑線程的存活時(shí)間，即多次時(shí)間內(nèi)會(huì)被銷毀。unitkeepAliveTime的單位。workQueue任務(wù)隊(duì)列，被提交但尚未被執(zhí)行的任務(wù)。threadFactory線程工廠，用于創(chuàng)建線程，一般用默認(rèn)的即可。handler拒絕策略，當(dāng)任務(wù)太多來(lái)不及處理，如何拒絕任務(wù)。線程池都有哪幾種工作隊(duì)列1、ArrayBlockingQueue：是一個(gè)基于數(shù)組結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊(duì)列，此隊(duì)列按FIFO（先進(jìn)先出）原則對(duì)元素進(jìn)行排序。2、LinkedBlockingQueue：一個(gè)基于鏈表結(jié)構(gòu)的阻塞隊(duì)列，此隊(duì)列按FIFO（先進(jìn)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(gè)隊(duì)列3、SynchronousQueue：一個(gè)不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列。每個(gè)插入操作必須等到另一個(gè)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(gè)隊(duì)列。4、PriorityBlockingQueue：一個(gè)具有優(yōu)先級(jí)的無(wú)限阻塞隊(duì)列。拒絕策略:線程池中的線程已經(jīng)用完了，無(wú)法繼續(xù)為新任務(wù)服務(wù)，同時(shí)，等待隊(duì)列也已經(jīng)排滿了，再也塞不下新任務(wù)了。這時(shí)候我們就需要拒絕策略機(jī)制合理的處理這個(gè)問(wèn)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(yùn)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(yùn)行當(dāng)前被丟棄的任務(wù)。顯然這樣做不會(huì)真的丟棄任務(wù)，但是，任務(wù)提交線程的性能極有可能會(huì)急劇下降。DiscardOldestPolicy丟棄最老的一個(gè)請(qǐng)求，也就是即將被執(zhí)行的一個(gè)任務(wù)，并嘗試再次提交當(dāng)前任務(wù)。DiscardPolicy該策略默默地丟棄無(wú)法處理的任務(wù)，不予任何處理。如果允許任務(wù)丟失，這是最好的一種方案。以上內(nèi)置拒絕策略均實(shí)現(xiàn)了RejectedExecutionHandler接口，若以上策略仍無(wú)法滿足實(shí)際需要，完全可以自己擴(kuò)展RejectedExecutionHandler接口。Java線程池工作過(guò)程

線程池剛創(chuàng)建時(shí)，里面沒(méi)有一個(gè)線程。任務(wù)隊(duì)列是作為參數(shù)傳進(jìn)來(lái)的。不過(guò)，就算隊(duì)列里面有任務(wù)，線程池也不會(huì)馬上執(zhí)行它們。2.當(dāng)調(diào)用execute()方法添加一個(gè)任務(wù)時(shí)，線程池會(huì)做如下判斷：a)如果正在運(yùn)行的線程數(shù)量小于corePoolSize，那么馬上創(chuàng)建線程運(yùn)行這個(gè)任務(wù)；b)如果正在運(yùn)行的線程數(shù)量大于或等于corePoolSize，那么將這個(gè)任務(wù)放入隊(duì)列；c)如果這時(shí)候隊(duì)列滿了，而且正在運(yùn)行的線程數(shù)量小于maximumPoolSize，那么還是要?jiǎng)?chuàng)建非核心線程立刻運(yùn)行這個(gè)任務(wù)；d)如果隊(duì)列滿了，而且正在運(yùn)行的線程數(shù)量大于或等于maximumPoolSize，那么線程池會(huì)拋出異常RejectExecutionException。3.當(dāng)一個(gè)線程完成任務(wù)時(shí)，它會(huì)從隊(duì)列中取下一個(gè)任務(wù)來(lái)執(zhí)行。4.當(dāng)一個(gè)線程無(wú)事可做，超過(guò)一定的時(shí)間（keepAliveTime）時(shí)，線程池會(huì)判斷，如果當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)大于corePoolSize，那么這個(gè)線程就被停掉。所以線程池的所有任務(wù)完成后，它最終會(huì)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(gè)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(wù)的框架。無(wú)限制的創(chuàng)建線程會(huì)引起應(yīng)用程序內(nèi)存溢出。所以創(chuàng)建一個(gè)線程池是個(gè)更好的的解決方案，因?yàn)榭梢韵拗凭€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(gè)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(guò)Executor框架實(shí)現(xiàn)的，該框架中用到了Executor，Executors，ExecutorService，ThreadPoolExecutor，Callable和Future、FutureTask這幾個(gè)類。常見(jiàn)線程池的快捷創(chuàng)建方式要配置一個(gè)線程池是比較復(fù)雜的，尤其是對(duì)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(gè)單線程的線程池。這個(gè)線程池只有一個(gè)線程在工作，也就是相當(dāng)于單線程串行執(zhí)行所有任務(wù)。如果這個(gè)唯一的線程因?yàn)楫惓＝Y(jié)束，那么會(huì)有一個(gè)新的線程來(lái)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。newFixedThreadPool創(chuàng)建固定大小的線程池。每次提交一個(gè)任務(wù)就創(chuàng)建一個(gè)線程，直到線程達(dá)到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達(dá)到最大值就會(huì)保持不變，如果某個(gè)線程因?yàn)閳?zhí)行異常而結(jié)束，那么線程池會(huì)補(bǔ)充一個(gè)新線程。newCachedThreadPool創(chuàng)建一個(gè)可緩存的線程池。如果線程池的大小超過(guò)了處理任務(wù)所需要的線程，那么就會(huì)回收部分空閑（60秒不執(zhí)行任務(wù)）的線程，當(dāng)任務(wù)數(shù)增加時(shí)，此線程池又可以智能的添加新線程來(lái)處理任務(wù)。此線程池不會(huì)對(duì)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(shuō)JVM）能夠創(chuàng)建的最大線程大小。newScheduledThreadPool創(chuàng)建一個(gè)大小無(wú)限的線程池。此線程池支持定時(shí)以及周期性執(zhí)行任務(wù)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(kāi)發(fā)手冊(cè)，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(guò)ThreadPoolExecutor的方式，這樣的處理方式讓寫(xiě)的同學(xué)更加明確線程池的運(yùn)行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風(fēng)險(xiǎn)說(shuō)明：Executors返回的線程池對(duì)象的弊端如下：1：FixedThreadPool和SingleThreadPool：