深入理解线程和线程池

关于线程和线程池的学习，我们可以从以下几个方面入手：

 

第一，什么是线程，线程和进程的区别是什么

 

第二，线程中的基本概念，线程的生命周期

 

第三，单线程和多线程

 

第四，线程池的原理解析

 

第五，常见的几种线程池的特点以及各自的应用场景

 

 线程池是建立好了线程，外部不需要建立线程，有任务直接放入现有空闲线程

类似长链接，连接不释放，有通讯直接用建立好的连接管道

dubbo   tcp长链接---适用于高并发小数据    序列化方式是Hessian+nio

    tcp短链接---适用于大数据，并发低    

 springcloud   http报文长，占带宽  传输的大小和序列化方式都效率低于rpt  ---导致大量并发性能差

 

一、

 

线程，程序执行流的最小执行单位，是行程中的实际运作单位，经常容易和进程这个概念混淆。那么，线程和进程究竟有什么区别呢？首先，进程是一个动态的过程，是一个活动的实体。简单来说，一个应用程序的运行就可以被看做是一个进程，而线程，是运行中的实际的任务执行者。可以说，进程中包含了多个可以同时运行的线程。

 

 

 

二、

 

线程的生命周期，线程的生命周期可以利用以下的图解来更好的理解：

 

 

第一步，是用new Thread()的方法新建一个线程，在线程创建完成之后，线程就进入了就绪（Runnable）状态，此时创建出来的线程进入抢占CPU资源的状态，当线程抢到了CPU的执行权之后，线程就进入了运行状态（Running），当该线程的任务执行完成之后或者是非常态的调用的stop（）方法之后，线程就进入了死亡状态。而我们在图解中可以看出，线程还具有一个则色的过程，这是怎么回事呢？当面对以下几种情况的时候，容易造成线程阻塞，第一种，当线程主动调用了sleep（）方法时，线程会进入则阻塞状态，除此之外，当线程中主动调用了阻塞时的IO方法时，这个方法有一个返回参数，当参数返回之前，线程也会进入阻塞状态，还有一种情况，当线程进入正在等待某个通知时，会进入阻塞状态。那么，为什么会有阻塞状态出现呢？我们都知道,CPU的资源是十分宝贵的，所以，当线程正在进行某种不确定时长的任务时，Java就会收回CPU的执行权，从而合理应用CPU的资源。我们根据图可以看出，线程在阻塞过程结束之后，会重新进入就绪状态，重新抢夺CPU资源。这时候，我们可能会产生一个疑问，如何跳出阻塞过程呢?又以上几种可能造成线程阻塞的情况来看，都是存在一个时间限制的，当sleep()方法的睡眠时长过去后，线程就自动跳出了阻塞状态，第二种则是在返回了一个参数之后，在获取到了等待的通知时，就自动跳出了线程的阻塞过程

 

三、

 

什么是单线程和多线程？

 

单线程，顾名思义即是只有一条线程在执行任务，这种情况在我们日常的工作学习中很少遇到，所以我们只是简单做一下了解

 

多线程，创建多条线程同时执行任务，这种方式在我们的日常生活中比较常见。但是，在多线程的使用过程中，还有许多需要我们了解的概念。比如，在理解上并行和并发的区别，以及在实际应用的过程中多线程的安全问题，对此，我们需要进行详细的了解。

 

并行和并发：在我们看来，都是可以同时执行多种任务，那么，到底他们二者有什么区别呢？

 

并发，从宏观方面来说，并发就是同时进行多种时间，实际上，这几种时间，并不是同时进行的，而是交替进行的，而由于CPU的运算速度非常的快，会造成我们的一种错觉，就是在同一时间内进行了多种事情

 

而并行，则是真正意义上的同时进行多种事情。这种只可以在多核CPU的基础下完成。

 

还有就是多线程的安全问题？为什么会造成多线程的安全问题呢？我们可以想象一下，如果多个线程同时执行一个任务，name意味着他们共享同一种资源，由于线程CPU的资源不一定可以被谁抢占到，这是，第一条线程先抢占到CPU资源，他刚刚进行了第一次操作，而此时第二条线程抢占到了CPU的资源，name，共享资源还来不及发生变化，就同时有两条数据使用了同一条资源，具体请参考多线程买票问题。这个问题我们应该如何解决那？

 

  有造成问题的原因我们可以看出，这个问题主要的矛盾在于，CPU的使用权抢占和资源的共享发生了冲突，解决时，我们只需要让一条线程战歌了CPU的资源时，阻止第二条线程同时抢占CPU的执行权，在代码中，我们只需要在方法中使用同步代码块即可。在这里，同步代码块不多进行赘述，可以自行了解。

 

四，线程池

 

又以上介绍我们可以看出，在一个应用程序中，我们需要多次使用线程，也就意味着，我们需要多次创建并销毁线程。而创建并销毁线程的过程势必会消耗内存。而在Java中，内存资源是及其宝贵的，所以，我们就提出了线程池的概念。

 

线程池：Java中开辟出了一种管理线程的概念，这个概念叫做线程池，从概念以及应用场景中，我们可以看出，线程池的好处，就是可以方便的管理线程，也可以减少内存的消耗。

 

那么，我们应该如何创建一个线程池那?Java中已经提供了创建线程池的一个类：Executor

 

而我们创建时，一般使用它的子类：ThreadPoolExecutor.

 

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  

                              int maximumPoolSize,  

                              long keepAliveTime,  

                              TimeUnit unit,  

                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,  

                              ThreadFactory threadFactory,  

                              RejectedExecutionHandler handler)

这是其中最重要的一个构造方法，这个方法决定了创建出来的线程池的各种属性，下面依靠一张图来更好的理解线程池和这几个参数：（slector多路复用也是类似这种模型---nioEventLoop=selector+taskqueue）

 

 

又图中，我们可以看出，线程池中的corePoolSize就是线程池中的核心线程数量，这几个核心线程，只是在没有用的时候，也不会被回收，maximumPoolSize就是线程池中可以容纳的最大线程的数量，而keepAliveTime，就是线程池中除了核心线程之外的其他的最长可以保留的时间，因为在线程池中，除了核心线程即使在无任务的情况下也不能被清除，其余的都是有存活时间的，意思就是非核心线程可以保留的最长的空闲时间，而util，就是计算这个时间的一个单位，workQueue，就是等待队列，任务可以储存在任务队列中等待被执行，执行的是FIFIO原则（先进先出）。threadFactory，就是创建线程的线程工厂，最后一个handler,是一种拒绝策略，我们可以在任务满了知乎，拒绝执行某些任务。

 

线程池的执行流程又是怎样的呢？

 

 

有图我们可以看出，任务进来时，首先执行判断，判断核心线程是否处于空闲状态，有空闲的就用来执行任务，如果不是，核心线程就先就执行任务，如果核心线程已满，则判断任务队列是否有地方存放该任务，若果有，就将任务保存在任务队列中，等待执行，如果满了，在判断最大可容纳的线程数，如果没有超出这个数量，就开创非核心线程执行任务，如果超出了，就调用handler实现拒绝策略。

 

handler的拒绝策略：

 

有四种：第一种AbortPolicy:不执行新任务，直接抛出异常，提示线程池已满

 

             第二种DisCardPolicy:不执行新任务，也不抛出异常

 

             第三种DisCardOldSetPolicy:将消息队列中的第一个任务替换为当前新进来的任务执行

 

             第四种CallerRunsPolicy:直接调用execute来执行当前任务

 

五，四种常见的线程池：

 

CachedThreadPool:可缓存的线程池，该线程池中没有核心线程，非核心线程的数量为Integer.max_value，就是无限大，当有需要时创建线程来执行任务，没有需要时回收线程，适用于耗时少，任务量大的情况。

 

SecudleThreadPool:周期性执行任务的线程池，按照某种特定的计划执行线程中的任务，有核心线程，但也有非核心线程，非核心线程的大小也为无限大。适用于执行周期性的任务。

 

SingleThreadPool:只有一条线程来执行任务，适用于有顺序的任务的应用场景。

 

FixedThreadPool:定长的线程池，有核心线程，核心线程的即为最大的线程数量，没有非核心线程

 

参考：https://blog.csdn.net/weixin_40271838/article/details/79998327