并發(fā)編程之線程池及隊(duì)列

問(wèn)題：

1. 線程池作用，主要實(shí)現(xiàn)類，并說(shuō)出實(shí)現(xiàn)類場(chǎng)景以及區(qū)別乘综。

2. ThreadPoolExecutor使用場(chǎng)景。以及原理套硼。

3. Executor拒絕策略說(shuō)的是什么卡辰？

4. 無(wú)界阻塞延遲隊(duì)列delayqueue原理是什么？

5. CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別邪意？

線程池作用九妈，主要實(shí)現(xiàn)類，并說(shuō)出實(shí)現(xiàn)類場(chǎng)景以及區(qū)別

作用

1. 減少在創(chuàng)建和銷毀線程上所花的時(shí)間以及系統(tǒng)資源的開(kāi)銷雾鬼。

2. 如果不使用線程池允蚣，可能造成系統(tǒng)創(chuàng)建大量線程。

線程池種類

newCachedThreadPool

用newCachedThreadPool()方法創(chuàng)建該線程池對(duì)象呆贿，創(chuàng)建之初里面一個(gè)線程都沒(méi)有，當(dāng)execute方法或submit方法向線程池提交任務(wù)時(shí)森渐，會(huì)自動(dòng)新建線程做入；如果線程池中有空余線程，則不會(huì)新建同衣；這種線程池一般最多情況可以容納幾萬(wàn)個(gè)線程竟块，里面的線程空余60s會(huì)被回收。

適用場(chǎng)景：執(zhí)行很多短期異步的小程序耐齐。

newFixedThreadPool

固定線程數(shù)的池子浪秘，每個(gè)線程的存活時(shí)間是無(wú)限的蒋情，當(dāng)池子滿了就不再添加線程；若池中線程均在繁忙狀態(tài)耸携，新任務(wù)會(huì)進(jìn)入阻塞隊(duì)列中（無(wú)界的阻塞隊(duì)列）棵癣。

適用場(chǎng)景：執(zhí)行長(zhǎng)期的任務(wù)，性能較好夺衍。

newSingleThreadExecutor

只有一個(gè)線程的線程池狈谊，且線程的存活時(shí)間是無(wú)限的；當(dāng)線程繁忙時(shí)沟沙，對(duì)于新任務(wù)會(huì)進(jìn)入阻塞隊(duì)列中（無(wú)界的阻塞隊(duì)列）河劝。

適用：一個(gè)任務(wù)一個(gè)任務(wù)執(zhí)行的場(chǎng)景。

NewScheduledThreadPool

創(chuàng)建一個(gè)固定大小的線程池矛紫，池內(nèi)的線程存活時(shí)間無(wú)限赎瞎，線程池支持定時(shí)及周期性的任務(wù)執(zhí)行。如果所有線程均處于繁忙狀態(tài)颊咬，對(duì)于新任務(wù)會(huì)進(jìn)入DelayedWorkQueue隊(duì)列务甥。

適用場(chǎng)景：周期性執(zhí)行任務(wù)的場(chǎng)景。

線程池任務(wù)執(zhí)行流程：

1. 當(dāng)線程池小于corePoolSize時(shí)贪染，新任務(wù)將創(chuàng)建一個(gè)新的線程缓呛，即使此時(shí)線程池種存在空閑線程。

2. 當(dāng)線程池達(dá)到corePoolSize時(shí)杭隙，新提交的任務(wù)將被放入workQueue中哟绊，等待線程池任務(wù)調(diào)度執(zhí)行。

3. 當(dāng)workQueue已滿痰憎，且maximumPoolSize>corePoolSize時(shí)票髓，新任務(wù)會(huì)創(chuàng)建新線程執(zhí)行任務(wù)。

4. 當(dāng)提交任務(wù)數(shù)超過(guò)maximumPoolSize時(shí)铣耘，新提交任務(wù)由RejectedExecutionHandler處理洽沟。

5. 當(dāng)線程池中超過(guò)corePoolSize時(shí)，空閑時(shí)間達(dá)到keepAliveTime時(shí)蜗细，關(guān)閉空閑線程裆操。

6. 當(dāng)設(shè)置了allowCoreThreadTimeOut(true)時(shí)，線程池中corePoolSize線程空閑時(shí)間達(dá)到keepAliveTime也將關(guān)閉炉媒。

ThreadPoolExecutor使用場(chǎng)景踪区。以及原理

ThreadPoolExecutor類實(shí)現(xiàn)了ExecutorService接口和Executor接口。

ThreadPoolExecutor參數(shù)：

1. 當(dāng)線程池小于corePoolSize時(shí)，新提交任務(wù)將創(chuàng)建一個(gè)新線程執(zhí)行任務(wù)白粉，即使此時(shí)線程池中存在空閑線程传泊。

2. 當(dāng)線程池達(dá)到corePoolSize時(shí)鼠渺，新提交任務(wù)將被放入workQueue中，等待線程池中任務(wù)調(diào)度執(zhí)行

3. 當(dāng)workQueue已滿眷细，且maximumPoolSize>corePoolSize時(shí)拦盹，新提交任務(wù)會(huì)創(chuàng)建新線程執(zhí)行任務(wù)

4. 當(dāng)提交任務(wù)數(shù)超過(guò)maximumPoolSize時(shí)，新提交任務(wù)由RejectedExecutionHandler處理

5. 當(dāng)線程池中超過(guò)corePoolSize線程薪鹦，空閑時(shí)間達(dá)到keepAliveTime時(shí)掌敬，關(guān)閉空閑線程

6. 當(dāng)設(shè)置allowCoreThreadTimeOut(true)時(shí)，線程池中corePoolSize線程空閑時(shí)間達(dá)到keepAliveTime也將關(guān)閉

1.jpg

Executor拒絕策略說(shuō)的是什么池磁？

線程池中的數(shù)量大于corePoolSize奔害，緩沖隊(duì)列workQueue滿，并且線程池中的數(shù)量等于maximumPoolSize地熄，那么通過(guò) handler所指定的策略來(lái)處理此任務(wù)华临。

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy

拋出java.util.concurrent.RejectedExecutionException異常。

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy

用于被拒絕任務(wù)的處理程序端考，它直接在 execute 方法的調(diào)用線程中運(yùn)行被拒絕的任務(wù)雅潭；如果執(zhí)行程序已關(guān)閉，則會(huì)丟棄該任務(wù)却特。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy

丟棄任務(wù)隊(duì)列中最舊任務(wù)扶供。

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy

丟棄當(dāng)前將要加入隊(duì)列的任務(wù)。

無(wú)界阻塞延遲隊(duì)列delayqueue原理是什么裂明？

DelayQueue是一個(gè)支持延時(shí)獲取元素的無(wú)界阻塞隊(duì)列椿浓。隊(duì)列使用PriorityQueue來(lái)實(shí)現(xiàn)。隊(duì)列中的元素必須實(shí)現(xiàn)Delayed接口闽晦，在創(chuàng)建元素時(shí)可以指定多久才能從隊(duì)列中獲取當(dāng)前元素扳碍。只有在延遲期滿時(shí)才能從隊(duì)列中提取元素。

適用場(chǎng)景

緩存系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：使用DelayQueue保存緩存元素的有效期仙蛉，使用一個(gè)線程循環(huán)查詢DelayQueue笋敞，一旦能從DelayQueue中獲取元素時(shí)，就表示有緩存到期了荠瘪。

定時(shí)任務(wù)調(diào)度：使用DelayQueue保存當(dāng)天要執(zhí)行的任務(wù)和執(zhí)行時(shí)間夯巷，一旦從DelayQueue中獲取到任務(wù)就開(kāi)始執(zhí)行，比如Timer就是使用DelayQueue實(shí)現(xiàn)的哀墓。

實(shí)現(xiàn)思路

以支持優(yōu)先級(jí)的PriorityQueue無(wú)界隊(duì)列作為一個(gè)容器鞭莽，因?yàn)樵囟急仨殞?shí)現(xiàn)Delayed接口，可以根據(jù)元素的過(guò)期時(shí)間來(lái)對(duì)元素進(jìn)行排列麸祷，因此，先過(guò)期的元素會(huì)在隊(duì)首褒搔，每次從隊(duì)列里取出來(lái)都是最先要過(guò)期的元素阶牍。如果延遲隊(duì)列中的消息到了延遲時(shí)間則可以從中取出消息否則無(wú)法取出消息也就無(wú)法消費(fèi)喷面。

CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別

CyclicBarrier

class Runner implements Runnable {
?
 private CyclicBarrier barrier;
?
 private String name;
?
 public Runner(CyclicBarrier barrier, String name) {
 super();
 this.barrier = barrier;
 this.name = name;
 }
?
 @Override
 public void run() {
 try {
 Thread.sleep(1000 * (new Random()).nextInt(8));
 System.out.println(name + " 準(zhǔn)備OK.");
 barrier.await();
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (BrokenBarrierException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 System.out.println(name + " Go!!");
 }
}
?
public class Race {
?
 public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
 CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);
?
 ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
 executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "zhangsan")));
 executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "lisi")));
 executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "wangwu")));
?
 executor.shutdown();
 }
?
}

2.png

CyclicBarrier就是一個(gè)柵欄，等待所有線程到達(dá)后再執(zhí)行相關(guān)的操作困食。barrier 在釋放等待線程后可以重用边翁。

CountDownLatch

public class TestCountDownLatch {
 private static final int N = 10;
?
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
 CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);//開(kāi)始執(zhí)行信號(hào)
?
 for (int i = 1; i <= N; i++) {
 new Thread(new Worker(i, doneSignal, startSignal)).start();//線程啟動(dòng)了
 }
 System.out.println("begin------------");
 startSignal.countDown();//開(kāi)始執(zhí)行啦
 doneSignal.await();//等待所有的線程執(zhí)行完畢
 System.out.println("Ok");
?
 }
?
 static class Worker implements Runnable {
 private final CountDownLatch doneSignal;
 private final CountDownLatch startSignal;
 private int beginIndex;
?
 Worker(int beginIndex, CountDownLatch doneSignal,
 CountDownLatch startSignal) {
 this.startSignal = startSignal;
 this.beginIndex = beginIndex;
 this.doneSignal = doneSignal;
 }
?
 public void run() {
 try {
 startSignal.await(); //等待開(kāi)始執(zhí)行信號(hào)的發(fā)布
 beginIndex = (beginIndex - 1) * 10 + 1;
 for (int i = beginIndex; i <= beginIndex + 10; i++) {
 System.out.println(i);
 }
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 } finally {
 doneSignal.countDown();
 }
 }
 }
 }

CountDownLatch 是計(jì)數(shù)器, 線程完成一個(gè)就記一個(gè), 就像 報(bào)數(shù)一樣, 只不過(guò)是遞減的。

而CyclicBarrier更像一個(gè)水閘, 線程執(zhí)行就像水流, 在水閘處都會(huì)堵住, 等到水滿(線程到齊)了, 才開(kāi)始泄流硕盹。