java的线程池原理是什么

这篇文章将为大家详细讲解有关java的线程池原理是什么，文章内容质量较高，因此小编分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后对相关知识有一定的了解。

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    在之前已经使用过线程池了。在使用中，基本上就是初始化好线程池的实例之后，把任务丢进去，等待调度执行就可以了。使用起来非常简单方便。

new Thread弊端

• 每次new Thread新建对象，性能差

• 线程缺乏统一管理，可能无限制的新建线程，相互竞争，有可能占用过多系统资源导致死机或者OOM

• 缺少更多功能，如更多执行、定期执行、线程中断

线程池的好处

• 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能好

• 可以有效控制最大并发线程数，提高系统资源利用率，同时可以避免过多资源竞争，避免阻塞

• 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等高级功能

ThreadPoolExecutor

参数：

• corePoolSize：核心线程数量。建议和cpu的核心数差不多，当有任务提交，检测当前线程池内的线程数小于corePoolSize的话，新建线程执行任务，而不会开始复用，会新建，直到达到corePoolSize。线程池内的线程数大于等于corePoolSize时，将任务放入workQueue等待。

• maximumPoolSize：允许线程池内最大线程数。当队列满了之后，如果线程池内的线程数小于maximumPoolSize则新建线程，如果大于等于执行拒绝策略。
  如果maximumPoolSize是30，corePoolSize是10，当队列满了后只能再开20个线程。

• workQueue：阻塞队列，存储等待执行的任务，很重要，会对线程池运行过程产生重大影响

• keepAliveTime：线程没有任务执行时最多保持多久时间终止。线程池维护线程所允许的空闲时间。当线程池中的线程数量大于CorePoolSize时，如果这是没有新的任务提交，线程会等待，直到时间超过keepAliveTime才销毁。

• unit：keepAliveTime的时间单位

• threadFactory：线程工厂，用来创建线程，会有一个默认的工厂来创建线程。使用默认的工厂创建线程时，线程拥有相同的优先级，并且是非守护的线程，同时也设置了线程的名称。

• rejectHandle：当拒绝处理任务时的策略。如果workQueue阻塞队列满了，并且没有空闲的线程时，这时还继续提交任务，我们就需要一种策略来处理这个任务。线程池总共提供了四种策略：

1. 直接抛出异常，默认策略

2.  用调用者所在的线程执行任务

3. 丢弃队列中最靠前的任务，并执行当前任务

4. 直接丢弃这个任务

    如果运行的线程数小于CorePoolSize时，直接创建新线程创建任务，即使线程池中的其他线程是空闲的。

    如果线程池中的线程数量大于等于CorePoolSize且小于maximumPoolSize时，则只有当wokQueue满时才创建新的线程去处理任务。

    如果我们设置CorePoolSize与maximumPoolSize相等，那么创建的线程池大小是固定的，这时如果有新任务提交且workQueue还没满，就把请求放入workQueue中，等待空闲线程从workQueue中取任务进行处理。

    如果运行的线程数量大于maximumPoolSize时，这时如果workQueue满，那么会通过一个拒绝策略参数来指定策略处理任务。

    如果我们想降低系统资源的消耗，包括CPU的使用率、操作系统资源的消耗，可以设置一个较大的workQueue容量和较小的CorePoolSize容量，这样会降低线程处理的吞吐量。如果我们提交的任务经常发生阻塞，我们可以设置maximumPoolSize来设置线程池容量。如果我们队列容量较小，通常需要把maximumPoolSize设置大一些，这样CPU使用率会高一些。但是如果线程池容量设置过大，在提交人物数量过多的情况下，并发量会增加，那么线程间资源调度就是一个需要考虑的问题，反而会降低处理的吞吐量。

线程池状态

当我们初始化一个线程池之后，通常有上面几种状态。

running：可以接受新提交的任务，也能处理阻塞队列中的任务。

shutdown：关闭状态，当一个线程池实例处于shutdown状态时，不能再接收新提交的任务，但却可以继续处理阻塞队列中已经保存的任务。

stop：也不能接收新的任务，也不处理队列中的任务。会中断正在处理的线程任务。

tidying：所有任务都已经终止了，没有活动中的线程。当线程池进行该状态时候，会执行钩子方法terminated() 。

ThreadPoolExecutor中的方法

1. execute()：提交任务，交给线程池执行

2. submit()：提交任务，能够返回执行结果 相当于execute+Future

3. shutdown()：关闭线程池，等待任务都执行完

4. shutdownNow()：关闭线程池，不等待任务执行完

5. getTaskCount()：线程池已执行和未执行的任务总数

6. getCompletedTaskCount()：已完成的任务数量

7. getPoolSize()：线程池当前的线程数量

8. getActiveCount()：当前线程池中正在执行任务的线程数量

Executors框架接口

• Executors.newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池，如果线程池的长度超过了线程的需要，可以灵活回收空闲线程，如果没有回收的，可以新建线程

• Executors.newFixedThreadPool：创建一个定长的线程池，可以控制线程的最大并发数，超出的线程会在队列中等待

• Executors.newScheduledThreadPool：也是创建一个定长的线程池。支持定时以及周期性的任务执行。

• Executors.newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池，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去执行（先入先出等）。

 Executors.newCachedThreadPool示例代码：

@Slf4j
public class ThreadPoolExample1 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i< 10; i++){
            final int index = i;
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    log.info("task:{}", index);
                }
            });
        }
        //一定要关闭线程池，否则程序不结束
        executorService.shutdown();
    }
}

Executors.newSingleThreadExecutor示例代码：

@Slf4j
public class ThreadPoolExample3 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i< 10; i++){
            final int index = i;
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    log.info("task:{}", index);
                }
            });
        }
        //一定要关闭线程池，否则程序不结束
        executorService.shutdown();
    }
}

输出结果：

17:08:16.870 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:0
17:08:16.875 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:1
17:08:16.875 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:2
17:08:16.875 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:3
17:08:16.875 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:4
17:08:16.875 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:5
17:08:16.875 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:6
17:08:16.875 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:7
17:08:16.875 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:8
17:08:16.875 [pool-1-thread-1] INFO com.vincent.example.threadPool.ThreadPoolExample3 - task:9

相当于单线程按顺序执行。  

Executors.newScheduledThreadPool代码示例：

@Slf4j
public class ThreadPoolExample4 {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.warn("schedule run");
            }
        },1, 3, TimeUnit.SECONDS);
        //这里不需要关闭线程池
        //scheduledExecutorService.shutdown();
    }
}

上面目的是：延迟1秒后，每个三秒执行一次任务，由于这个任务时不定的执行，因此这里不应该关闭线程池。如果需要关闭线程池的话，可以设置一个触发条件来关闭。类似于Timer类：

@Slf4j
public class ThreadPoolExample4 {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                log.warn("timer run");
            }
        }, new Date(), 5*1000);
    }
}

线程池合理配置

• CPU密集型任务，就需要尽量压榨CPU，参考值可以设置为NCPU+1

• 如果是IO密集型任务，参考值可以设置为2*NCPU

    我们只用线程池主要是为了重用存在的线程，减少对象创建消亡，能有效控制最大线程并发数，可以避免过多的资源竞争和阻塞，也可以定时执行单线程与控制线程的执行性能比较好。 这不代表线程池应该随时随地用，一定要根据自己的实际场景来分析使用参数配置

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