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线程池的前世今生

线程池的前世今生

作者: ludan110 | 来源:发表于2021-11-22 23:51 被阅读0次
    CPU线程争抢

    线程池是池化技术的一种实现,用户对线程做统一的管理,通过统一的管理来降低资源的消耗与提高资源的利用率。

    本文将通过一个小故事来回顾一下java线程池的前世与今生。

    P1:上古时代

    对于早期的计算机语言,设计的基本思路都是通过一个Main函数启动,开启主进程。之后在这个主进程中,再开启一个个工作线程。如果主进程挂掉,那么整个程序也就终止了。

    故事

    张某三去饭店吃饭,需要凭票入场。

    张三想进去吃饭,门童会在门口用石板刻上张某三,把这块牌子给张某三。

    到饭点饭店开使营业了,只要有拿到票,那就可以进去了,进去的时候门童就把票根砸碎。

    这时票是一次性的,用完就没了。这家饭店就属于邀请制,给你发一张券你能来一次。

    线程的上古使用

    从远古的jdk1.0开始,就有Thread类与Runnable接口。Thread类也是实现了Runnable接口。所以无论是通过继承一个Thread类重写run方法,还是实现Runnable接口重写run方法后,再丢入Thread构造器本质上都一样,都是将这个任务赋值给Thread类中的类型为Runnabletarget属性。

    Thread构造方法调用init方法

    创建一个Card类,就相当于是故事中的门票。后续故事中也同样会使用。在实际工作中,可以理解为一些特别耗内存的大对象、或者耗费时间的io操作或者网络请求。

    @Data
    class  Card {
        String name;
    }
    

    通过Main方法直接执行。其中Card对象,Thread对象都被重复创建了多次。所以在上古时代,这种使用线程的方法是非常麻瓜的。

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
            Demo demo = new Demo();
            demo.old();// 上古时代
    //      demo.old2();//古代
    //      demo.old3();//近代
            System.out.println("demo -> end");
        }
    
        public void old() throws InterruptedException {
            AtomicInteger times = new AtomicInteger(0);
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                new Thread(() -> {
                    Card card = new Card();
                    card.setName("张某三特邀贵宾" + times.incrementAndGet());
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+card.getName());
                }).start();
            }
            Thread.sleep(100);
            System.out.println("门票创建"+times.get()+"次");
        }
    

    从打印的结果也可以看到,每一次都是一个新的线程在执行任务。


    demo1执行结果

    P2:古代

    故事2.0

    张某三又去这家饭店吃饭,同样需要凭票入场。

    门童在门口用石板刻上了店铺高级vip,把这块牌给到了张某三。

    这样一来,只要饭店不倒闭,张某三就能凭票进场。

    等饭店到了饭点开始营业,张某三凭票进场,吃完之后又把票塞进编织袋好好保存,放在家里贡了起来。

    这块号牌此时就类似于丹书铁券、免死金牌,父传子子传孙,出入这种高级场所有牌就行,属于高级会员制。

    线程的古代使用方式

    public void old2() throws InterruptedException {
            AtomicInteger times = new AtomicInteger(0);
            Card card = new Card();
            card.setName("张某三VIP"+times.incrementAndGet());
            Runnable eat = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+card.getName());
            LinkedBlockingDeque<Runnable> eats = new LinkedBlockingDeque<>();
            for (int i = 0; i< 10; i++) {
                eats.add(eat);
            }
    
            new Thread(()->{
                //线程死循环, 模拟线程不退出, 一直会尝试去获取任务
                AtomicInteger eatTimes = new AtomicInteger(0);
                for (;;) {
                    do {
                        try {
                            eats.take().run();
                            Thread.sleep(3);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    } while (eatTimes.incrementAndGet() < 10);
                    break;
                }
            }).start();
    
            Thread.sleep(100);
            System.out.println("门票创建"+times.get()+"次");
        }
    

    从执行结果可以看到。耗时的Card只被新建了一次,Thread线程也只被创建了一次。说明已经共用了线程与对象。从日志看到,也确实只有一个线程Thread-0执行任务。

    方案就是一直让线程执行死循环等待,从任务队列中取任务。更高级的操作应该是让线程在没有任务时休眠,而不是一直争抢CPU时间片,当然这些功能在近代jdk1.5中已经实现。

    古代线程使用方法

    P3:近代

    故事3.0

    张某三又去这家饭店吃饭,需要凭手牌入场。

    门童给你一块手牌,手牌上只写了39号。

    饭店开始营业之后,张某三吃完饭叼着牙签出来,看到李某四饿的骨瘦嶙峋,饿的好几天没吃饭了。

    于是张某三一发善心,转手100块钱就把这个手牌卖给了李某四。

    李某四拿着手牌,门童验明真伪,确实是他们饭店发出去的手牌,也就让李某四进去了。(李某四吃完饭,没有钱付餐费,这个时候饭店把李某四catch住,把手牌也顺便给销毁了,这部分就属于线程异常时的处理,有机会另开一篇聊聊)

    近代使用方式

    单线程的复用并不优雅,对于内部的执行逻辑,管理并不方便。所以在jdk1.5之后,JDK提供了ExecutorService类,实现了线程池的功能。当然我们用的最多,问的最多的还是ThreadPoolExecutor

    public void old3() throws InterruptedException {
            ExecutorService shop = Executors.newSingleThreadExecutor();
            AtomicInteger times = new AtomicInteger(0);
            Card card = new Card();
            card.setName("张某三手牌"+times.incrementAndGet());
            Runnable eat = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+card.getName());
            for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
                shop.execute(eat);
            }
            Thread.sleep(100);
            System.out.println("=======张某三完事=========");
            // 转卖手牌
            card.setName(card.getName().replace("张某三", "李某四"));
    
            for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
                shop.execute(eat);
            }
            Thread.sleep(100);
            System.out.println("门票创建"+times.get()+"次");
        }
    

    创建了一个单线程的线程池,因此只有一个线程会执行任务。通过线程的命名方式也被改写为pool name+thread name

    耗时的Card只被创建了一次,Thread的创建被封装进了线程池中,并且同一个线程可以执行多种任务。另外,线程池也提供了比较丰富的API对线程池的状态做管理。

    近代线程池的使用

    P4:现代

    最近几年,慢慢在网上可以看到关于线程监控方面的文章。说明当前对线程池的需求也不仅仅局限在用这一方面。对线程的管理,或者是对线程的精细化管理将成为重点。

    不过在国内看到的文章大都是基于美团技术文章的实现。更详细的可以看写美团的文章,也可以在网上搜索下相关的博文。

    https://tech.meituan.com/2020/04/02/java-pooling-pratice-in-meituan.html

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