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Java线程池的实现原理

Java线程池的实现原理

作者: 叫我民哥L | 来源:发表于2018-08-23 21:51 被阅读0次

    线程池的实现原理

    当向线程池提交一个任务之后,线程池时如何处理的呢?让我们来看一下线程池的主要处理流程:

    1. 线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务,则进入下一个流程
    2. 线程池判断工作队列是否已满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在工作队列。如果工作队列满了,则进入下一个流程
    3. 线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程。如果已经满了,则交给饱和策略处理这个任务。
      ThreadPoolExecutor处理流程

    线程池的使用

    线程池的创建

    我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。

    new ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,
    BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)
    
    1. corePoolSize(线程池的基本大小): 当提交一个任务到线程池时,线程池会创建一个线程执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程,等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不会再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法,线程池会提交创建并启动所有基本线程。
    2. maximumPoolSize(线程池最大数量): 线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了,并且创建的线程数小于最大线程数,则线程池会在创建新的线程执行任务。但是,如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
    3. keepAliveTime(线程活动保持时间): 线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。
    4. workQueue(任务队列): 用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。
    • ArrayBlockingQueue: 一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按FIFO(先进先出)原则对元素进行排序
    • LinkedBlockingQueue: 一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO(先进先出)排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列
    • SynchronousQueue: 一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool()使用了这个队列
    • PriorityBlockingQueue: 一个具有优先级的无限阻塞队列
    1. threadFactory: 用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设计更有意义的名字。
      使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速的给线程池里的线程设置有意义的名字,代码如下:
      new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task_%d").build();
    
    1. RejectedExecutionHandler(饱和策略): 当队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采取一种策略处理提交的新任务。在JDK 1.5中Java线程池提供以下4重策略。
    • AbortPolicy: 直接抛出RejectedExecutionException异常,表示无法处理新任务
    • CallerRunsPolicy: 只用调用者所在的线程来运行任务
    • DiscardOldestPolicy: 丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务
    • DiscardPolicy: 不处理,直接丢弃掉

    向线程池提交任务

    • execute: execute()方法用于提交不需要返回值的任务,所以无法判断任务是否被线程池执行成功。
    • submit: submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个Future对象,通过这个对象可以判断任务是否执行成功,并且可以通过Future的get()方法来获取返回值,get()方法会阻塞到当前线程直到任务完成,而get(long timeout, TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回,有可能任务没有执行完。

    关闭线程池

    通过调用shutdown()或者shutdownNow()方法来关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程,然后逐个调用interrupt()方法来中断线程,所以无法响应中断的任务可能永远无法停止。但它们有一定的区别:

    • shutdown: 将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程
    • shutdownNow: 首先将线程池设置成STOP,然后尝试停止所有正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行的任务列表
      只要调用了其中任意一个方法,isShutdown方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功,这时调用isTerminaed方法会返回true。
      通常调用shutdown()方法关闭线程池,如果任务不一定要执行完,则可以调用shutdownNow方法

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