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Java线程池由浅入深掌握到精通

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什么是线程池？很简单，简单看名字就知道是装有线程的池子，我们可以把要执行的多线程交给线程池来处理，和连接池的概念一样，通过维护一定数量的线程池来达到多个线程的复用

1.为什么使用？

反复创建线程开销大，可以复用线程池
过多的线程会占用太多的内存

解决以上问题的方法：

  • 用少量的线程，避免内存占用过多
  • 让这部分线程都保持工作，且反复执行任务，避免生命周期的损耗

 

2.线程池的好处：

加快响应速度，提高用户体验
合理利用CPU内存
统一管理

 

3.线程池使用的场合

服务器接受大量请求时，使用线程池技术是非常合适的，它可以大大减少线程的创建和销毁次数，提高服务器的工作效率。在实际开发中，如果创建5个以上 的线程，那么就可以使用线程池来管理线程。

 

4.创建和停止线程

线程池构造方法的参数？
线程池应该手动创建和自动创建那个更好？
线程池里的线程数量设置未多少合适？
停止线程的正确方法？

线程池构造函数的参数：

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corePoolSize： 核心线程数
线程池在完成初始化后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，会等到有任务到来时再去创建新的线程去执行任务。
maxPoolSize：在核心线程的基础上，额外增加的线程数的上限。

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根据图可知添加线程的规则：

1.如果线程数小于corePoolSize，即使其他工作线程处于空闲状态，也会创建一个新线程来运行任务。
2.如果线程数等于或大于corePoolSize但少于maximumPoolSize，则将任务放入队列。
3.如果线程池已满，并且线程数小于maxPoolSize，则创建一个新线程来运行任务。
4.如果队列已满，并且线程数大于或等于maxPoolSzie，则参数拒绝该任务。

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添加线程判断顺序：corePoolSize――workQueue――maxPoolSize

比如线程池的核心线程是5个，最大线程池大小为10个，队列为50个。
则线程池的请求最多会创建5个，然后任务将被添加到队列中，直到达到50。队列已满时，将创建最新的线程maxPoolSize，最多达到10个，如果再来任务就直接拒绝。

keepAliveTime：如果线程池当前的线程数多于corePoolSize，那么如果多余的线程空闲时间超过keepAliveTime，那么就会终止。

ThreadFactory:
默认使用Executors.defaultThreadFactory()
创建出来的线程都在同一个线程组。
如果自己指定ThreadFactory，那么就可以改变线程名、线程组、优先级、是否是守护线程等等。

常见的3中队列类型：
直接交接：SynchronousQueue
无界队列：LinkedBlockingQueue
有界队列：ArrayBlockingQueue

线程池应该手动创建和自动创建那个更好？

手动创建好，因为这样可以明确线程池的运行规则和避开资源浪费的风险。

  • newFixedThreadPool：容易造成大量内存占用，可能导致DOM
public class FixedThreadPoolTest  {
  public static void main(String[] args) {
      ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);
      for (int i = 0; i < 500; i++) {
          executorService.execute(new Task());
      }
  }
}
class Task implements Runnable{

  @Override
  public void run() {
      try {
          Thread.sleep(500);
      } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
      }
      System.out.println(Thread.currentThread().getName());
  }
}
  • newSingleThreadExecutor：当请求堆积的时候，可能会占用大量内存。
//演示FixedThreadPool出错
public class FixedThreadPoolOOM {
  private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);

  public static void main(String[] args) {
      for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
          executorService.execute(new SubThread());
      }
  }
}
class SubThread implements Runnable{

  @Override
  public void run() {
      try {
          Thread.sleep(10000000);
      } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }
}
  • newCachedThreadPool：弊端在于第二个参数maximumPoolSize被设置为了Integer.MAX_VALUE,这可能会创建数量非常多的线程，甚至导致DOM
  • newScheduledThreadPool：原因和newCachedThreadPool一样

常见的线程池：

FixedThreadPool

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CachedThreadPool：可缓存线程池，具有自动回收多余线程的功能

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ScheduledThreadPool：支持定时及周期性任务执行的线程池
SingleThreadExecutor：单线程的线程池只会用唯一的工作线程来执行任务
原理和FixedThreadPool一样，但是线程数量被设为1

四种线程池的构造方法的参数：

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阻塞队列分析：

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5.停止线程池的方法

  • shutdown：只是将线程池的状态设置为 shutdown 状态，但任务并没有中断，还是会继续执行下去。此时线程池不会接受新的任务，只是将原有的任务执行结束。
  • shutdownNow：将线程池的状态设置为STOP，正在执行的任务会停止，没被执行的任务会被返回。
  • isShutdown：当调用shutdown()或shutdownNow()方法后返回为true，否则返回为false。
  • isTerminated：线程任务全部执行完返回true
  • awaitTerminated：有两个参数，第一个是long类型的数值，第二个是时间类型TimeUnit，用于设置阻塞时间。它是一个阻塞的方法，若线程池一直运行则会一直阻塞，直到线程池关闭返回true，或阻塞时间超过你设置的这个时间，则返回false。此方法必须放在shutdown()方法之后，否则一直在阻塞，或超过设置的阻塞时间返回false。
//演示关闭线程池
public class ShutDown {
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
      for (int i = 0; i < 500; i++) {
          executorService.execute(new ShutDownTask());
      }
      Thread.sleep(1500);
//        executorService.shutdown();
//        System.out.println(executorService.isShutdown());
      executorService.awaitTermination(3L, TimeUnit.SECONDS);
  }
}
class ShutDownTask implements Runnable{

  @Override
  public void run() {
      try {
          Thread.sleep(500);
          System.out.println(Thread.currentThread().getName());
      } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }
}

 

6.暂停和恢复线程池

//暂停线程池
pauseAbleThreadPool.pause();
//恢复线程池
pauseAbleThreadPool.resume();

代码实现：

//演示每个任务执行前后放钩子函数
public class PauseAbleThreadPool extends ThreadPoolExecutor {
  private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
  private Condition unpaused = lock.newCondition();
  private boolean isPaused;

  public PauseAbleThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
      super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
  }

  public PauseAbleThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory) {
      super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory);
  }

  public PauseAbleThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler) {
      super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, handler);
  }

  public PauseAbleThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) {
      super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
  }

  @Override
  protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
      super.beforeExecute(t, r);
      lock.lock();
      try {
          while (isPaused) {
              unpaused.await();
          }
      } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          lock.unlock();
      }
  }

  private void pause() {
      lock.lock();
      try {
          isPaused = true;
      } finally {
          lock.unlock();
      }
  }

  public void resume() {
      lock.lock();
      try {
          isPaused = false;
          unpaused.signalAll();
      } finally {
          lock.unlock();
      }
  }

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      PauseAbleThreadPool pauseAbleThreadPool = new PauseAbleThreadPool(10, 20, 10l, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
      Runnable runnable = new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
              System.out.println("我被执行");
              try {
                  Thread.sleep(10);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }
      };
      for (int i = 0; i < 10000; i++) {
          pauseAbleThreadPool.execute(runnable);
      }
      Thread.sleep(1500);
      pauseAbleThreadPool.pause();
      System.out.println("线程池被暂停了");
      Thread.sleep(1500);
      pauseAbleThreadPool.resume();
      System.out.println("线程池被恢复了");

  }
}

实现原理及源码分析：
线程池的组成部分：

  • 线程池管理器
  • 工作线程
  • 任务队列
  • 任务接口（Task）

Java线程池由浅入深掌握到精通

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