Java线程池使用说明
Java線程池使用說明
一?簡介
線程的使用在java中占有極其重要的地位，在jdk1.4極其之前的jdk版本中，關于線程池的使用是極其簡陋的。在jdk1.5之后這一情況有了很大的改觀。Jdk1.5之后加入了java.util.concurrent包，這個包中主要介紹java中線程以及線程池的使用。為我們在開發中處理線程的問題提供了非常大的幫助。
二：線程池
線程池的作用：
線程池作用就是限制系統中執行線程的數量。
?????根據系統的環境情況，可以自動或手動設置線程數量，達到運行的最佳效果；少了浪費了系統資源，多了造成系統擁擠效率不高。用線程池控制線程數量，其他線程排隊等候。一個任務執行完畢，再從隊列的中取最前面的任務開始執行。若隊列中沒有等待進程，線程池的這一資源處于等待。當一個新任務需要運行時，如果線程池中有等待的工作線程，就可以開始運行了；否則進入等待隊列。
為什么要用線程池:
1.減少了創建和銷毀線程的次數，每個工作線程都可以被重復利用，可執行多個任務。
2.可以根據系統的承受能力，調整線程池中工作線線程的數目，防止因為消耗過多的內存，而把服務器累趴下(每個線程需要大約1MB內存，線程開的越多，消耗的內存也就越大，最后死機)。
Java里面線程池的頂級接口是Executor，但是嚴格意義上講Executor并不是一個線程池，而只是一個執行線程的工具。真正的線程池接口是ExecutorService。
比較重要的幾個類：
| ExecutorService | 真正的線程池接口。 |
| ScheduledExecutorService | 能和Timer/TimerTask類似，解決那些需要任務重復執行的問題。 |
| ThreadPoolExecutor | ExecutorService的默認實現。 |
| ScheduledThreadPoolExecutor | 繼承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口實現，周期性任務調度的類實現。 |
要配置一個線程池是比較復雜的，尤其是對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的，因此在Executors類里面提供了一些靜態工廠，生成一些常用的線程池。
1. newSingleThreadExecutor
創建一個單線程的線程池。這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當于單線程串行執行所有任務。如果這個唯一的線程因為異常結束，那么會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。
2.?newFixedThreadPool
創建固定大小的線程池。每次提交一個任務就創建一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因為執行異常而結束，那么線程池會補充一個新線程。
3. newCachedThreadPool
創建一個可緩存的線程池。如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，
那么就會回收部分空閑（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴于操作系統（或者說JVM）能夠創建的最大線程大小。
4.?newScheduledThreadPool
創建一個大小無限的線程池。此線程池支持定時以及周期性執行任務的需求。
實例
1：newSingleThreadExecutor
MyThread.java
public class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在執行。。。");} }
TestSingleThreadExecutor.java
public class TestSingleThreadExecutor {public static void main(String[] args) {// 創建一個可重用固定線程數的線程池ExecutorService pool = Executors. newSingleThreadExecutor();// 創建實現了Runnable接口對象，Thread對象當然也實現了Runnable接口Thread t1 = new MyThread();Thread t2 = new MyThread();Thread t3 = new MyThread();Thread t4 = new MyThread();Thread t5 = new MyThread();// 將線程放入池中進行執行pool.execute(t1);pool.execute(t2);pool.execute(t3);pool.execute(t4);pool.execute(t5);// 關閉線程池pool.shutdown();} }
pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。
輸出結果
2?newFixedThreadPool
TestFixedThreadPool.Java
public class TestFixedThreadPool {public static void main(String[] args) {// 創建一個可重用固定線程數的線程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);// 創建實現了Runnable接口對象，Thread對象當然也實現了Runnable接口Thread t1 = new MyThread();Thread t2 = new MyThread();Thread t3 = new MyThread();Thread t4 = new MyThread();Thread t5 = new MyThread();// 將線程放入池中進行執行pool.execute(t1);pool.execute(t2);pool.execute(t3);pool.execute(t4);pool.execute(t5);// 關閉線程池pool.shutdown();} }
輸出結果：
pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-2正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-2正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。3. newCachedThreadPool
TestCachedThreadPool.java
public class TestCachedThreadPool {public static void main(String[] args) {// 創建一個可重用固定線程數的線程池ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();// 創建實現了Runnable接口對象，Thread對象當然也實現了Runnable接口Thread t1 = new MyThread();Thread t2 = new MyThread();Thread t3 = new MyThread();Thread t4 = new MyThread();Thread t5 = new MyThread();// 將線程放入池中進行執行pool.execute(t1);pool.execute(t2);pool.execute(t3);pool.execute(t4);pool.execute(t5);// 關閉線程池pool.shutdown();} }
輸出結果：
| pool-1-thread-2正在執行。。。 pool-1-thread-4正在執行。。。 pool-1-thread-3正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-5正在執行。。。 |
4?newScheduledThreadPool
TestScheduledThreadPoolExecutor.java
public class TestScheduledThreadPoolExecutor {public static void main(String[] args) {ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {// 每隔一段時間就觸發異常@Overridepublic void run() {//throw new RuntimeException();System.out.println("================");}}, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {// 每隔一段時間打印系統時間，證明兩者是互不影響的@Overridepublic void run() {System.out.println(System.nanoTime());}}, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);} }
輸出結果
| ================ 8384644549516 8386643829034 8388643830710 ================ 8390643851383 8392643879319 8400643939383 |
三：ThreadPoolExecutor詳解
ThreadPoolExecutor的完整構造方法的簽名是：ThreadPoolExecutor(int?corePoolSize,int?maximumPoolSize,long?keepAliveTime,TimeUnit?unit,BlockingQueue?workQueue,ThreadFactory?threadFactory,RejectedExecutionHandler?handler)?.
corePoolSize?-?池中所保存的線程數，包括空閑線程。
maximumPoolSize?-?池中允許的最大線程數。
keepAliveTime?-?當線程數大于核心時，此為終止前多余的空閑線程等待新任務的最長時間。
unit?- keepAliveTime?參數的時間單位。
workQueue?-?執行前用于保持任務的隊列。此隊列僅保持由?execute?方法提交的?Runnable?任務。
threadFactory?-?執行程序創建新線程時使用的工廠。
handler?-?由于超出線程范圍和隊列容量而使執行被阻塞時所使用的處理程序。
ThreadPoolExecutor是Executors類的底層實現。
在JDK幫助文檔中，有如此一段話：
“強烈建議程序員使用較為方便的?Executors?工廠方法?Executors.newCachedThreadPool()（無界線程池，可以進行自動線程回收）、Executors.newFixedThreadPool(int)（固定大小線程池）Executors.newSingleThreadExecutor()（單個后臺線程）
它們均為大多數使用場景預定義了設置。”
下面介紹一下幾個類的源碼：
ExecutorService???newFixedThreadPool (int nThreads):固定大小線程池。
可以看到，corePoolSize和maximumPoolSize的大小是一樣的（實際上，后面會介紹，如果使用無界queue的話maximumPoolSize參數是沒有意義的），keepAliveTime和unit的設值表名什么？-就是該實現不想keep alive！最后的BlockingQueue選擇了LinkedBlockingQueue，該queue有一個特點，他是無界的。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()); }
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()); }
ExecutorService???newSingleThreadExecutor()：單線程
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue())); }
ExecutorService newCachedThreadPool()：無界線程池，可以進行自動線程回收
這個實現就有意思了。首先是無界的線程池，所以我們可以發現maximumPoolSize為big big。其次BlockingQueue的選擇上使用SynchronousQueue。可能對于該BlockingQueue有些陌生，簡單說：該QUEUE中，每個插入操作必須等待另一個線程的對應移除操作。
public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue()); }
先從BlockingQueue<</span>Runnable>?workQueue這個入參開始說起。在JDK中，其實已經說得很清楚了，一共有三種類型的queue。
所有?BlockingQueue?都可用于傳輸和保持提交的任務。可以使用此隊列與池大小進行交互：
如果運行的線程少于?corePoolSize，則?Executor?始終首選添加新的線程，而不進行排隊。（如果當前運行的線程小于corePoolSize，則任務根本不會存放，添加到queue中，而是直接抄家伙（thread）開始運行）
如果運行的線程等于或多于?corePoolSize，則?Executor?始終首選將請求加入隊列，而不添加新的線程。
如果無法將請求加入隊列，則創建新的線程，除非創建此線程超出?maximumPoolSize，在這種情況下，任務將被拒絕。
queue上的三種類型。
?
排隊有三種通用策略：
直接提交。工作隊列的默認選項是?SynchronousQueue，它將任務直接提交給線程而不保持它們。在此，如果不存在可用于立即運行任務的線程，則試圖把任務加入隊列將失敗，因此會構造一個新的線程。此策略可以避免在處理可能具有內部依賴性的請求集時出現鎖。直接提交通常要求無界?maximumPoolSizes?以避免拒絕新提交的任務。當命令以超過隊列所能處理的平均數連續到達時，此策略允許無界線程具有增長的可能性。
無界隊列。使用無界隊列（例如，不具有預定義容量的?LinkedBlockingQueue）將導致在所有?corePoolSize?線程都忙時新任務在隊列中等待。這樣，創建的線程就不會超過?corePoolSize。（因此，maximumPoolSize?的值也就無效了。）當每個任務完全獨立于其他任務，即任務執行互不影響時，適合于使用無界隊列；例如，在?Web?頁服務器中。這種排隊可用于處理瞬態突發請求，當命令以超過隊列所能處理的平均數連續到達時，此策略允許無界線程具有增長的可能性。
有界隊列。當使用有限的?maximumPoolSizes?時，有界隊列（如?ArrayBlockingQueue）有助于防止資源耗盡，但是可能較難調整和控制。隊列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型隊列和小型池可以最大限度地降低?CPU?使用率、操作系統資源和上下文切換開銷，但是可能導致人工降低吞吐量。如果任務頻繁阻塞（例如，如果它們是?I/O?邊界），則系統可能為超過您許可的更多線程安排時間。使用小型隊列通常要求較大的池大小，CPU?使用率較高，但是可能遇到不可接受的調度開銷，這樣也會降低吞吐量。??
BlockingQueue的選擇。
例子一：使用直接提交策略，也即SynchronousQueue。
首先SynchronousQueue是無界的，也就是說他存數任務的能力是沒有限制的，但是由于該Queue本身的特性，在某次添加元素后必須等待其他線程取走后才能繼續添加。在這里不是核心線程便是新創建的線程，但是我們試想一樣下，下面的場景。
我們使用一下參數構造ThreadPoolExecutor：
new ThreadPoolExecutor(2, 3, 30, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue(),new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
?當核心線程已經有2個正在運行.
所以在使用SynchronousQueue通常要求maximumPoolSize是無界的，這樣就可以避免上述情況發生（如果希望限制就直接使用有界隊列）。對于使用SynchronousQueue的作用jdk中寫的很清楚：此策略可以避免在處理可能具有內部依賴性的請求集時出現鎖。
什么意思？如果你的任務A1，A2有內部關聯，A1需要先運行，那么先提交A1，再提交A2，當使用SynchronousQueue我們可以保證，A1必定先被執行，在A1么有被執行前，A2不可能添加入queue中。
例子二：使用無界隊列策略，即LinkedBlockingQueue
這個就拿newFixedThreadPool來說，根據前文提到的規則：
如果運行的線程少于?corePoolSize，則?Executor?始終首選添加新的線程，而不進行排隊。那么當任務繼續增加，會發生什么呢？
如果運行的線程等于或多于?corePoolSize，則?Executor?始終首選將請求加入隊列，而不添加新的線程。OK，此時任務變加入隊列之中了，那什么時候才會添加新線程呢？
如果無法將請求加入隊列，則創建新的線程，除非創建此線程超出?maximumPoolSize，在這種情況下，任務將被拒絕。這里就很有意思了，可能會出現無法加入隊列嗎？不像SynchronousQueue那樣有其自身的特點，對于無界隊列來說，總是可以加入的（資源耗盡，當然另當別論）。換句說，永遠也不會觸發產生新的線程！corePoolSize大小的線程數會一直運行，忙完當前的，就從隊列中拿任務開始運行。所以要防止任務瘋長，比如任務運行的實行比較長，而添加任務的速度遠遠超過處理任務的時間，而且還不斷增加，不一會兒就爆了。
例子三：有界隊列，使用ArrayBlockingQueue。
這個是最為復雜的使用，所以JDK不推薦使用也有些道理。與上面的相比，最大的特點便是可以防止資源耗盡的情況發生。
舉例來說，請看如下構造方法：
new ThreadPoolExecutor(2, 4, 30, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue(2),new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
假設，所有的任務都永遠無法執行完。
對于首先來的A,B來說直接運行，接下來，如果來了C,D，他們會被放到queue中，如果接下來再來E,F，則增加線程運行E，F。但是如果再來任務，隊列無法再接受了，線程數也到達最大的限制了，所以就會使用拒絕策略來處理。
keepAliveTime
jdk中的解釋是：當線程數大于核心時，此為終止前多余的空閑線程等待新任務的最長時間。
有點拗口，其實這個不難理解，在使用了“池”的應用中，大多都有類似的參數需要配置。比如數據庫連接池，DBCP中的maxIdle，minIdle參數。
什么意思？接著上面的解釋，后來向老板派來的工人始終是“借來的”，俗話說“有借就有還”，但這里的問題就是什么時候還了，如果借來的工人剛完成一個任務就還回去，后來發現任務還有，那豈不是又要去借？這一來一往，老板肯定頭也大死了。
?
合理的策略：既然借了，那就多借一會兒。直到“某一段”時間后，發現再也用不到這些工人時，便可以還回去了。這里的某一段時間便是keepAliveTime的含義，TimeUnit為keepAliveTime值的度量。
?
RejectedExecutionHandler
另一種情況便是，即使向老板借了工人，但是任務還是繼續過來，還是忙不過來，這時整個隊伍只好拒絕接受了。
RejectedExecutionHandler接口提供了對于拒絕任務的處理的自定方法的機會。在ThreadPoolExecutor中已經默認包含了4中策略，因為源碼非常簡單，這里直接貼出來。
CallerRunsPolicy：線程調用運行該任務的?execute?本身。此策略提供簡單的反饋控制機制，能夠減緩新任務的提交速度。
</pre><p></p><p style="font-size:14px; margin:0cm 0cm 0pt; padding-top:0px; padding-bottom:0px; border:0px; list-style:none; word-wrap:normal; word-break:normal; line-height:21px; font-family:Helvetica,Tahoma,Arial,sans-serif"></p><pre name="code" class="java">public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {if (!e.isShutdown()) {r.run();}}
這個策略顯然不想放棄執行任務。但是由于池中已經沒有任何資源了，那么就直接使用調用該execute的線程本身來執行。
AbortPolicy：處理程序遭到拒絕將拋出運行時?RejectedExecutionException
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {throw new RejectedExecutionException();}
?這種策略直接拋出異常，丟棄任務。
DiscardPolicy：不能執行的任務將被刪除
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {}
?這種策略和AbortPolicy幾乎一樣，也是丟棄任務，只不過他不拋出異常。
DiscardOldestPolicy：如果執行程序尚未關閉，則位于工作隊列頭部的任務將被刪除，然后重試執行程序（如果再次失敗，則重復此過程）
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {if (!e.isShutdown()) {e.getQueue().poll();e.execute(r);}}該策略就稍微復雜一些，在pool沒有關閉的前提下首先丟掉緩存在隊列中的最早的任務，然后重新嘗試運行該任務。這個策略需要適當小心。
設想:如果其他線程都還在運行，那么新來任務踢掉舊任務，緩存在queue中，再來一個任務又會踢掉queue中最老任務。
總結：
keepAliveTime和maximumPoolSize及BlockingQueue的類型均有關系。如果BlockingQueue是無界的，那么永遠不會觸發maximumPoolSize，自然keepAliveTime也就沒有了意義。
反之，如果核心數較小，有界BlockingQueue數值又較小，同時keepAliveTime又設的很小，如果任務頻繁，那么系統就會頻繁的申請回收線程。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue());}
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Java线程池使用说明的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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