前言
從事編程的小伙伴們脐区，必然是要接觸多線程開發(fā)的捐韩，而常見的多線程應(yīng)用程序不過是 new 一個(gè)線程（Thread）并且重寫 run 方法瘟仿，雖然能夠完成任務(wù)脊串，但是 new 的過程以及銷毀的過程總是耗時(shí)又耗費(fèi)資源的凉泄，那么有沒有一個(gè)辦法躏尉，我能夠復(fù)用這些線程，而又不會(huì)導(dǎo)致性能浪費(fèi)呢后众？
線程池
線程池是一種多線程處理形式胀糜，處理過程中將任務(wù)添加到隊(duì)列，然后在創(chuàng)建線程后自動(dòng)啟動(dòng)這些任務(wù)蒂誉。線程池線程都是后臺(tái)線程教藻。每個(gè)線程都使用默認(rèn)的堆棧大小，以默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)運(yùn)行右锨，并處于多線程單元中括堤。如果某個(gè)線程在托管代碼中空閑（如正在等待某個(gè)事件）,則線程池將插入另一個(gè)輔助線程來使所有處理器保持繁忙。如果所有線程池線程都始終保持繁忙绍移，但隊(duì)列中包含掛起的工作悄窃，則線程池將在一段時(shí)間后創(chuàng)建另一個(gè)輔助線程但線程的數(shù)目永遠(yuǎn)不會(huì)超過最大值。超過最大值的線程可以排隊(duì)蹂窖，但他們要等到其他線程完成后才啟動(dòng)轧抗。
感謝本文思路來源 《深入理解Java之線程池》，作者：海子
Java中的ThreadPoolExecutor類
java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor類是線程池中最核心的一個(gè)類瞬测，因此如果要透徹地了解Java中的線程池鸦致，必須先了解這個(gè)類。下面我們來看一下ThreadPoolExecutor類的具體實(shí)現(xiàn)源碼涣楷。
在ThreadPoolExecutor類中提供了四個(gè)構(gòu)造方法：
/**
* 非完整代碼，這里為了直觀觀察抗碰，做了簡(jiǎn)化處理
*/
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
...
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue);
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory);
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler);
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
...
}
從上面的代碼可以得知狮斗，ThreadPoolExecutor繼承了AbstractExecutorService類，并提供了四個(gè)構(gòu)造器弧蝇，事實(shí)上碳褒，通過觀察每個(gè)構(gòu)造器的源碼具體實(shí)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)前面三個(gè)構(gòu)造器都是調(diào)用的第四個(gè)構(gòu)造器進(jìn)行的初始化工作看疗。
下面解釋下一下構(gòu)造器中各個(gè)參數(shù)的含義：
- corePoolSize：核心池的大小沙峻，這個(gè)參數(shù)跟后面講述的線程池的實(shí)現(xiàn)原理有非常大的關(guān)系。在創(chuàng)建了線程池后两芳，默認(rèn)情況下摔寨，線程池中并沒有任何線程，而是等待有任務(wù)到來才創(chuàng)建線程去執(zhí)行任務(wù)怖辆，除非調(diào)用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法是复，從這2個(gè)方法的名字就可以看出删顶，是預(yù)創(chuàng)建線程的意思，即在沒有任務(wù)到來之前就創(chuàng)建corePoolSize個(gè)線程或者一個(gè)線程淑廊。默認(rèn)情況下逗余，在創(chuàng)建了線程池后，線程池中的線程數(shù)為0季惩，當(dāng)有任務(wù)來之后录粱，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)線程去執(zhí)行任務(wù)，當(dāng)線程池中的線程數(shù)目達(dá)到corePoolSize后画拾，就會(huì)把到達(dá)的任務(wù)放到緩存隊(duì)列當(dāng)中啥繁；
- maximumPoolSize：線程池最大線程數(shù)，這個(gè)參數(shù)也是一個(gè)非常重要的參數(shù)碾阁，它表示在線程池中最多能創(chuàng)建多少個(gè)線程输虱；
- keepAliveTime：表示線程沒有任務(wù)執(zhí)行時(shí)最多保持多久時(shí)間會(huì)終止。默認(rèn)情況下脂凶，只有當(dāng)線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時(shí)宪睹，keepAliveTime才會(huì)起作用，直到線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize蚕钦，即當(dāng)線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時(shí)亭病，如果一個(gè)線程空閑的時(shí)間達(dá)到keepAliveTime，則會(huì)終止嘶居，直到線程池中的線程數(shù)不超過corePoolSize罪帖。但是如果調(diào)用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize時(shí)邮屁，keepAliveTime參數(shù)也會(huì)起作用整袁，直到線程池中的線程數(shù)為0；
- unit：參數(shù)keepAliveTime的時(shí)間單位佑吝，有7種取值坐昙，在TimeUnit類中有7種靜態(tài)屬性：
TimeUnit.DAYS; //天
TimeUnit.HOURS; //小時(shí)
TimeUnit.MINUTES; //分鐘
TimeUnit.SECONDS; //秒
TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS; //納秒
- workQueue：一個(gè)阻塞隊(duì)列，用來存儲(chǔ)等待執(zhí)行的任務(wù)芋忿，這個(gè)參數(shù)的選擇也很重要炸客，會(huì)對(duì)線程池的運(yùn)行過程產(chǎn)生重大影響，一般來說戈钢，這里的阻塞隊(duì)列有以下幾種選擇：
ArrayBlockingQueue;
PriorityBlockingQueue痹仙；
LinkedBlockingQueue;
SynchronousQueue;
ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用較少，一般使用LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue殉了。線程池的排隊(duì)策略與BlockingQueue有關(guān)开仰。
- threadFactory：線程工廠，主要用來創(chuàng)建線程；
- handler：表示當(dāng)拒絕處理任務(wù)時(shí)的策略抖所，有以下四種取值：
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務(wù)并拋出RejectedExecutionException異常梨州。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務(wù)，但是不拋出異常田轧。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊(duì)列最前面的任務(wù)暴匠，然后重新嘗試執(zhí)行任務(wù)（重復(fù)此過程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調(diào)用線程處理該任務(wù)
使用示例
知道了 Java 的線程池以來的 ThreadPoolExecutor 類是怎樣的一樣?xùn)|西后，我們?cè)賮斫柚褂闷饋淼木唧w例子加深認(rèn)識(shí)傻粘。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS,
new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));
for(int i=0;i<15;i++){
MyTask myTask = new MyTask(i);
executor.execute(myTask);
System.out.println("線程池中線程數(shù)目："+executor.getPoolSize()+"每窖，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目："+
executor.getQueue().size()+"，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目："+executor.getCompletedTaskCount());
}
executor.shutdown();
}
}
class MyTask implements Runnable {
private int taskNum;
public MyTask(int num) {
this.taskNum = num;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("正在執(zhí)行task "+taskNum);
try {
Thread.currentThread().sleep(4000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("task "+taskNum+"執(zhí)行完畢");
}
}
代碼都 Show 給你看了弦悉，想要加深了解窒典，就自己 Create 一個(gè)項(xiàng)目，敲進(jìn)去運(yùn)行看看結(jié)果吧稽莉！
執(zhí)行結(jié)果：
正在執(zhí)行task 0
線程池中線程數(shù)目：1瀑志，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
線程池中線程數(shù)目：2污秆，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0劈猪，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
正在執(zhí)行task 1
線程池中線程數(shù)目：3，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0良拼，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
正在執(zhí)行task 2
線程池中線程數(shù)目：4战得，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
正在執(zhí)行task 3
線程池中線程數(shù)目：5庸推，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0常侦，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
正在執(zhí)行task 4
線程池中線程數(shù)目：5，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：1贬媒，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
線程池中線程數(shù)目：5聋亡，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：2，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
線程池中線程數(shù)目：5际乘，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：3杀捻，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
線程池中線程數(shù)目：5，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：4蚓庭，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
線程池中線程數(shù)目：5，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5仅仆，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
線程池中線程數(shù)目：6器赞，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
正在執(zhí)行task 10
線程池中線程數(shù)目：7墓拜，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5港柜，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
正在執(zhí)行task 11
線程池中線程數(shù)目：8，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
正在執(zhí)行task 12
線程池中線程數(shù)目：9夏醉，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5爽锥，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
正在執(zhí)行task 13
線程池中線程數(shù)目：10，隊(duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5畔柔，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0
正在執(zhí)行task 14
task 0執(zhí)行完畢
task 4執(zhí)行完畢
正在執(zhí)行task 5
task 1執(zhí)行完畢
task 2執(zhí)行完畢
task 3執(zhí)行完畢
正在執(zhí)行task 8
正在執(zhí)行task 7
正在執(zhí)行task 6
正在執(zhí)行task 9
task 10執(zhí)行完畢
task 13執(zhí)行完畢
task 12執(zhí)行完畢
task 11執(zhí)行完畢
task 14執(zhí)行完畢
task 5執(zhí)行完畢
task 6執(zhí)行完畢
task 7執(zhí)行完畢
task 8執(zhí)行完畢
task 9執(zhí)行完畢
從執(zhí)行結(jié)果可以看出氯夷，當(dāng)線程池中線程的數(shù)目大于5時(shí)，便將任務(wù)放入任務(wù)緩存隊(duì)列里面靶擦，當(dāng)任務(wù)緩存隊(duì)列滿了之后腮考，便創(chuàng)建新的線程。如果上面程序中玄捕，將for循環(huán)中改成執(zhí)行20個(gè)任務(wù)踩蔚，就會(huì)拋出任務(wù)拒絕異常了。
不過在java doc中枚粘，并不提倡我們直接使用ThreadPoolExecutor馅闽，而是使用Executors類中提供的幾個(gè)靜態(tài)方法來創(chuàng)建線程池：
Executors.newCachedThreadPool(); //創(chuàng)建一個(gè)緩沖池，緩沖池容量大小為Integer.MAX_VALUE
Executors.newSingleThreadExecutor(); //創(chuàng)建容量為1的緩沖池
Executors.newFixedThreadPool(int); //創(chuàng)建固定容量大小的緩沖池
下面是這三個(gè)靜態(tài)方法的具體實(shí)現(xiàn)：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
從它們的具體實(shí)現(xiàn)來看馍迄，它們實(shí)際上也是調(diào)用了ThreadPoolExecutor福也，只不過參數(shù)都已配置好了。
- newFixedThreadPool創(chuàng)建的線程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的柬姚，它使用的LinkedBlockingQueue拟杉；
- newSingleThreadExecutor將corePoolSize和maximumPoolSize都設(shè)置為1，也使用的LinkedBlockingQueue量承；
- newCachedThreadPool將corePoolSize設(shè)置為0搬设，將maximumPoolSize設(shè)置為Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue撕捍，也就是說來了任務(wù)就創(chuàng)建線程運(yùn)行拿穴，當(dāng)線程空閑超過60秒，就銷毀線程忧风。
實(shí)際中默色，如果Executors提供的三個(gè)靜態(tài)方法能滿足要求，就盡量使用它提供的三個(gè)方法狮腿，因?yàn)樽约喝ナ謩?dòng)配置ThreadPoolExecutor的參數(shù)有點(diǎn)麻煩腿宰，要根據(jù)實(shí)際任務(wù)的類型和數(shù)量來進(jìn)行配置。
另外缘厢，如果ThreadPoolExecutor達(dá)不到要求吃度，可以自己繼承ThreadPoolExecutor類進(jìn)行重寫。
One More Thing
如何合理配置線程池的大小
一般需要根據(jù)任務(wù)的類型來配置線程池大刑颉：
- 如果是CPU密集型任務(wù)椿每，就需要盡量壓榨CPU伊者，參考值可以設(shè)為 NCPU+1
- 如果是IO密集型任務(wù)，參考值可以設(shè)置為2*NCPU
當(dāng)然间护，這只是一個(gè)參考值亦渗，具體的設(shè)置還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，比如可以先將線程池大小設(shè)置為參考值汁尺，再觀察任務(wù)運(yùn)行情況和系統(tǒng)負(fù)載法精、資源利用率來進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
