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JAVA线程池介绍

 
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在JAVA1.5中加入了java.util.concurrent包,这个包提供了很多多线程处理类。本文简单介绍下线程池的使用,更多信息请查看JDK1.5API。

1.线程池的作用

在生产环境中,如果为每个人任务分配一个线程,例如客户端每一次请求都在服务端发起一个线程处理,由于线程的创建与销毁会付出一定的代价,且消耗时间、内存,那么如果请求非常多可能导致服务器崩溃。

线程池可以限制无限制的创建线程,减少了创建和销毁线程的次数,每个工作线程都可以被重复利用,可执行多个任务。

可以根据系统的承受能力,调整线程池中工作线线程的数目,防止因为消耗过多的内存,而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存,线程开的越多,消耗的内存也就越大,最后死机)

2.线程池使用示例

//线程池拥有的线程个数

finalintthreadNum=3;

//通过线程池工厂创建一个拥有3个线程的执行服务对象

ExecutorServiceexecutorService=Executors.newFixedThreadPool(threadNum);

//提交一个任务到线程池,并用Future等待返回结果。

Future<String>future=executorService.submit(newCallable<String>(){

publicStringcall()throwsException{

//System.out.println("正在执行任务...");

Thread.sleep(3000);

//System.out.println("执行任务完毕。");

return"taskresult!";

}

});

//用future.get()获取任务执行结果,

//如果任务没有计算完,则当前线程会阻塞直到任务完成返回结果

System.out.println(future.get());

//输出结果为:taskresult!

3.1.5线程池相关类和接口

Executor,任务执行顶级接口,就一个执行任务的接口,主要解藕了任务的提交与任务的执行。

ExecutorService,线程池接口类,用户提交任务交给ExecutorService,ExecutorService执行任务,用户可以等待执行结果。

Executors,创建线程池工厂类,在Executors类里面提供了一些静态工厂,生成一些常用的线程池。

newSingleThreadExecutor创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

newFixedThreadPool创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。

newCachedThreadPool创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程

那么就会回收部分空闲(60秒不执行任务)的线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制,线程池大小完全依赖于操作系统(或者说JVM)能够创建的最大线程大小。

newScheduledThreadPool创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求

Callable<T>提交到线程池的任务,Callable接口类似于Runnable,两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是Runnable不会返回结果,并且无法抛出经过检查的异常

Future<T>,表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法,以等待计算的完成,并检索计算的结果。计算完成后只能使用get方法来检索结果,如有必要,计算完成前可以阻塞此方法。

4.自定义线程池

JDK1.5提供了线程池工厂类Executors提供了几种默认的线程池实现,但是有时候并不能满足实际的业务需求,这时可以考虑使用ThreadPoolExecutor创建线程池.JDK在介绍ThreadPoolExecutor有一句话:

为了便于跨大量上下文使用,此类提供了很多可调整的参数和扩展挂钩。但是,强烈建议程序员使用较为方便的Executors工厂方法Executors.newCachedThreadPool()(无界线程池,可以进行自动线程回收)、Executors.newFixedThreadPool(int)(固定大小线程池)和Executors.newSingleThreadExecutor()(单个后台线程),它们均为大多数使用场景预定义了设置。

应该是怕程序员对ThreadPoolExecutor使用不当造成错误或更大的负面影响吧。

这里介绍下ThreadPoolExecutor中最长的一个构造函数:

publicThreadPoolExecutor(intcorePoolSize,

intmaximumPoolSize,

longkeepAliveTime,

TimeUnitunit,

BlockingQueue<Runnable>workQueue,

ThreadFactorythreadFactory,

RejectedExecutionHandlerhandler);

corePoolSize-池中所保存的线程数,包括空闲线程。

maximumPoolSize-池中允许的最大线程数。

keepAliveTime-当线程数大于corePoolSize时,此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

unit-keepAliveTime参数的时间单位。

workQueue-执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由execute方法提交的Runnable任务。

threadFactory-创建新线程时使用的工厂,即指定创建新线程的方式。

handler-由于超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序。

ThreadPoolExecutor将根据corePoolSize和maximumPoolSize设置的边界自动调整池大小。当新任务提交时,如果运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来处理请求,即使其他辅助线程是空闲的。如果运行的线程多于corePoolSize而少于maximumPoolSize,则仅当队列满时才创建新线程。如果设置的corePoolSize和maximumPoolSize相同,则创建了固定大小的线程池。

下面介绍BlockingQueue的三种实现和RejectedExecutionHandler四种策略.

直接提交策略,SynchronousQueue

一种阻塞队列,其中每个put必须等待一个take。SynchronousQueue是无界的,也就是说他存数任务的能力是没有限制的非常适合于传递性设计,在这种设计中,在一个线程中运行的对象要将某些信息、事件或任务传递给在另一个线程中运行的对象,它就必须与该对象同步。

无界队列策略,LinkedBlockingQueue

使用无界队列(例如,不具有预定义容量的LinkedBlockingQueue)将导致在所有corePoolSize线程都忙时新任务在队列中等待。这样,创建的线程就不会超过corePoolSize。(因此,maximumPoolSize的值也就无效了。)当每个任务完全独立于其他任务,即任务执行互不影响时,适合于使用无界队列;例如,在Web页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请求,当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时,此策略允许无界线程具有增长的可能性

有界队列(如ArrayBlockingQueue)当使用有限的maximumPoolSizes时有助于防止资源耗尽,但是可能较难调整和控制。队列大小和最大池大小可能需要相互折衷:使用大型队列和小型池可以最大限度地降低CPU使用率、操作系统资源和上下文切换开销,但是可能导致人工降低吞吐量。如果任务频繁阻塞(例如,如果它们是I/O边界),则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间。使用小型队列通常要求较大的池大小,CPU使用率较高,但是可能遇到不可接受的调度开销,这样也会降低吞吐量

RejectedExecutionHandler,当超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序在ThreadPoolExecutor中已经默认包含了4中策略

CallerRunsPolicy:线程调用运行该任务的execute本身。此策略提供简单的反馈控制机制,能够减缓新任务的提交速度

AbortPolicy:处理程序遭到拒绝将抛出运行时异常RejectedExecutionException,直接丢弃任务

DiscardPolicy:不能执行的任务将被删除,但是不会抛出异常

DiscardOldestPolicy:如果执行程序尚未关闭,则位于工作队列头部的任务将被删除,然后重试执行程序(如果再次失败,则重复此过程)

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