Java中的线程池

 

一、线程池的好处

　　1. 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

　　2. 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。

　　3. 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

 

二、线程池的种类

　　Java通过Executors提供四种线程池

　　1. newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

　　2. newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

　　3. newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

　　4. newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

 

三、 ThreadPoolExecutor

　　1. 上述四种Java中的线程池都是用ThreadPoolExecutor实现的

　　2. ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)

　　3. ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService抽象类，AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口，ExecutorService继承了Executor 接口

• • corepoolsize：核心池的大小，默认情况下，在创建了线程池之后，线程池中线程数为 0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中线程数达到 corepoolsize 后，就把任务放在任务缓存队列中。
  • Maximumpoolsize:线程池中最多创建多少个线程。
  • Keeplivetime：线程没有任务执行时，最多保存多久的时间会终止，默认情况下，当线程池中线程数>corepoolsize ，Keeplivetime 才起作用，直到线程数不大于 corepoolsize。
  • workQueue:阻塞队列，用来存放等待被执行的任务
  • threadFactory:线程工厂，用来创建线程。

     4. ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService抽象类，AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口，ExecutorService继承了Executor 接口

　　

 

四、 线程池生命周期/状态转换过程

　　1. RUNNING ：当线程池创建后，初识为Running状态，能接受新提交的任务，并且也能处理阻塞队列中的任务；

　　2. SHUTDOWN：关闭状态，不再接受新提交的任务，但却可以继续处理阻塞队列中已保存的任务。在线程池处于 RUNNING 状态时，调用 shutdown()方法会使线程池进入到该状态。（finalize() 方法在执行过程中也会调用shutdown()方法进入该状态）；

　　3. STOP：不能接受新任务，也不处理队列中的任务，会中断正在处理任务的线程。在线程池处于 RUNNING 或 SHUTDOWN 状态时，调用 shutdownNow() 方法会使线程池进入到该状态；

　　4. TIDYING：如果所有的任务都已终止了，workerCount (有效线程数) 为0，线程池进入该状态后会调用 terminated() 方法进入TERMINATED 状态。

 

五、 线程池的组成

　　1. 线程池管理器：用于创建并管理线程池

　　2. 工作线程：线程池中的线程

　　3. 任务接口：每个任务必须实现的接口，用于工作线程调度其运行

　　4. 任务队列：用于存放待处理的任务，提供一种缓冲机制

 

六、 execute方法执行流程

　　1. addWorker方法的主要工作是在线程池中创建一个新的线程并执行，firstTask参数用于指定新增的线程执行的第一个任务，core参数为true表示在新增线程时会判断当前活动线程数是否少于corePoolSize，false表示新增线程前需要判断当前活动线程数是否少于maximumPoolSize

　　2. 下述添加到工作线程并执行，调用的就是addWorker()

　　3. submit方法能获得线程执行后的返回值，底层还是调用了execute方法

　　4. execute方法工作流程

• • 若当前线程池中线程数<corepoolsize，则每来一个任务就创建一个线程去执行，即使现在的线程是空闲的。
  • 若当前线程池中线程数>=corepoolsize，会尝试将任务添加到任务缓存队列中去，若添加成功，则任务会等待空闲线程将其取出执行，若添加失败，则尝试创建线程去执行这个任务。
  • 若当前线程池中线程数>= Maximumpoolsize，则采取拒绝策略有 4 种，

　　　　　　1）abortpolicy 丢弃任务，抛出 RejectedExecutionException

　　　　　　2）discardpolicy 拒绝执行，不抛异常

　　　　　　3）discardoldestpolicy 丢弃任务缓存队列中最老的任务，并且尝试重新提交新的任务

　　　　　　4）callerrunspolicy 有反馈机制，使任务提交的速度变慢。

 

七、 工作线程整个工作流程

　　1. 线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。

　　2. 当调用 execute()/submit() 方法添加一个任务时，会进行上述线程数量判断过程（线程池创建线程时，会将线程封装成工作线程Worker），并执行addWorker() 添加并执行任务

　　3. 调用addWorker()中的runWorker()方法执行任务firstTask，firstTask执行完成之后，通过getTask方法从阻塞队列中获取等待的任务，如果队列中没有任务，getTask方法会被阻塞并挂起，不会占用cpu资源；

　　4. 当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。