從Java5開始,Java提供了自己的線程池。每次只執行指定數量的線程,java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor 就是這樣的線程池。以下是我的學習過程。
首先是構造函數簽名如下:
-
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler);
參數介紹:
corePoolSize 核心線程數,指保留的線程池大小(不超過maximumPoolSize值時,線程池中最多有corePoolSize 個線程工作)。
maximumPoolSize 指的是線程池的最大大小(線程池中最大有corePoolSize 個線程可運行)。
keepAliveTime 指的是空閒線程結束的超時時間(當一個線程不工作時,過keepAliveTime 長時間將停止該線程)。
unit 是一個枚舉,表示 keepAliveTime 的單位(有NANOSECONDS, MICROSECONDS, MILLISECONDS, SECONDS, MINUTES, HOURS, DAYS,7個可選值)。
workQueue 表示存放任務的隊列(存放需要被線程池執行的線程隊列)。
handler 拒絕策略(添加任務失敗後如何處理該任務).
1、線程池剛創建時,裏面沒有一個線程。任務隊列是作爲參數傳進來的。不過,就算隊列裏面有任務,線程池也不會馬上執行它們。
2、當調用 execute() 方法添加一個任務時,線程池會做如下判斷:
a. 如果正在運行的線程數量小於 corePoolSize,那麼馬上創建線程運行這個任務;
b. 如果正在運行的線程數量大於或等於 corePoolSize,那麼將這個任務放入隊列。
c. 如果這時候隊列滿了,而且正在運行的線程數量小於 maximumPoolSize,那麼還是要創建線程運行這個任務;
d. 如果隊列滿了,而且正在運行的線程數量大於或等於 maximumPoolSize,那麼線程池會拋出異常,告訴調用者“我不能再接受任務了”。
3、當一個線程完成任務時,它會從隊列中取下一個任務來執行。
4、當一個線程無事可做,超過一定的時間(keepAliveTime)時,線程池會判斷,如果當前運行的線程數大於 corePoolSize,那麼這個線程就被停掉。所以線程池的所有任務完成後,它最終會收縮到 corePoolSize 的大小。
這個過程說明,並不是先加入任務就一定會先執行。假設隊列大小爲 4,corePoolSize爲2,maximumPoolSize爲6,那麼當加入15個任務時,執行的順序類似這樣:首先執行任務 1、2,然後任務3~6被放入隊列。這時候隊列滿了,任務7、8、9、10 會被馬上執行,而任務 11~15 則會拋出異常。最終順序是:1、2、7、8、9、10、3、4、5、6。當然這個過程是針對指定大小的ArrayBlockingQueue<Runnable>來說,如果是LinkedBlockingQueue<Runnable>,因爲該隊列無大小限制,所以不存在上述問題。
示例一,LinkedBlockingQueue<Runnable>隊列使用:
-
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
-
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
-
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
-
import java.util.concurrent.TimeUnit;
-
-
-
-
-
-
-
public class ThreadPoolTest implements Runnable {
-
public void run() {
-
synchronized(this) {
-
try{
-
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
-
Thread.sleep(3000);
-
}catch (InterruptedException e){
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
}
-
-
public static void main(String[] args) {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>();
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
-
}
-
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
-
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
-
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
-
import java.util.concurrent.TimeUnit;
-
-
-
-
-
-
-
public class ThreadPoolTest implements Runnable {
-
public void run() {
-
synchronized(this) {
-
try{
-
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
-
Thread.sleep(3000);
-
}catch (InterruptedException e){
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
}
-
-
public static void main(String[] args) {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>();
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
-
}
輸出結果如下:
線程隊列大小爲-->0
線程名稱:pool-1-thread-1
線程隊列大小爲-->0
線程隊列大小爲-->1
線程隊列大小爲-->2
線程隊列大小爲-->3
線程隊列大小爲-->4
線程隊列大小爲-->5
線程隊列大小爲-->6
線程隊列大小爲-->7
線程隊列大小爲-->8
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-2
可見,線程隊列最大爲8,共執行了10個線線程。因爲是從線程池裏運行的線程,所以雖然將線程的名稱設爲"TestThread".concat(""+i),但輸出後還是變成了pool-1-thread-x。
示例二,LinkedBlockingQueue<Runnable>隊列使用:
-
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
-
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
-
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
-
import java.util.concurrent.TimeUnit;
-
-
-
-
-
-
-
public class ThreadPoolTest implements Runnable {
-
public void run() {
-
synchronized(this) {
-
try{
-
System.out.println("線程名稱:"+Thread.currentThread().getName());
-
Thread.sleep(3000);
-
}catch (InterruptedException e){
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
}
-
-
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
-
}
-
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
-
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
-
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
-
import java.util.concurrent.TimeUnit;
-
-
-
-
-
-
-
public class ThreadPoolTest implements Runnable {
-
public void run() {
-
synchronized(this) {
-
try{
-
System.out.println("線程名稱:"+Thread.currentThread().getName());
-
Thread.sleep(3000);
-
}catch (InterruptedException e){
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
}
-
-
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
-
}
輸出結果如下:
線程隊列大小爲-->0
線程隊列大小爲-->0
線程隊列大小爲-->1
線程隊列大小爲-->2
線程隊列大小爲-->3
線程隊列大小爲-->4
線程隊列大小爲-->4
線程隊列大小爲-->4
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-3
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-4
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-5
線程名稱:pool-1-thread-6
線程名稱:pool-1-thread-5
線程名稱:pool-1-thread-6
線程名稱:pool-1-thread-4
線程名稱:pool-1-thread-2
可見,總共10個線程,因爲核心線程數爲2,2個線程被立即運行,線程隊列大小爲4,所以4個線程被加入隊列,最大線程數爲6,還能運行6-2=4個,其10個線程的其餘4個線程又立即運行了。
如果將我們要運行的線程數10改爲11,則由於最大線程數6+線程隊列大小4=10<11,則根據線程池工作原則,最後一個線程將被拒絕策略拒絕,將示例二的main方法改爲如下:
-
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
ArrayBlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 11; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
-
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
ArrayBlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 11; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
輸出結果:
線程隊列大小爲-->0
線程名稱:pool-1-thread-1
線程隊列大小爲-->0
線程隊列大小爲-->1
線程隊列大小爲-->2
線程隊列大小爲-->3
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-2
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-3
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-4
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-5
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-6
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(Unknown Source)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(Unknown Source)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(Unknown Source)
at ths.ThreadPoolTest.main(ThreadPoolTest.java:30)
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-3
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-4
很明顯,拋RejectedExecutionException異常了,被拒絕策略拒絕了,這就說明線程超出了線程池的總容量(線程隊列大小+最大線程數)。
對於 java.util.concurrent.BlockingQueue 類有有三種方法將線程添加到線程隊列裏面,然而如何區別三種方法的不同呢,其實在隊列未滿的情況下結果相同,都是將線程添加到線程隊列裏面,區分就在於當線程隊列已經滿的時候,此時
public boolean add(E e) 方法將拋出IllegalStateException異常,說明隊列已滿。
public boolean offer(E e) 方法則不會拋異常,只會返回boolean值,告訴你添加成功與否,隊列已滿,當然返回false。
public void put(E e) throws InterruptedException 方法則一直阻塞(即等待,直到線程池中有線程運行完畢,可以加入隊列爲止)。
爲了證明對上面這三個方法的描述,我們將示例二改爲如下、public boolean add(E e)方法測試程序:
-
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
if (threadSize==4){
-
queue.add(new Runnable() {
-
@Override
-
public void run(){
-
System.out.println("我是新線程,看看能不能搭個車加進去!");
-
-
}
-
});
-
}
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
-
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
if (threadSize==4){
-
queue.add(new Runnable() {
-
@Override
-
public void run(){
-
System.out.println("我是新線程,看看能不能搭個車加進去!");
-
-
}
-
});
-
}
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
運行結果:
線程隊列大小爲-->0
線程名稱:pool-1-thread-1
線程隊列大小爲-->0
線程隊列大小爲-->1
線程隊列大小爲-->2
線程隊列大小爲-->3
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-2
Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: Queue full
at java.util.AbstractQueue.add(Unknown Source)
at java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue.add(Unknown Source)
at ths.ThreadPoolTest.main(ThreadPoolTest.java:35)
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-1
很明顯,當線程隊列已滿,即線程隊列裏的線程數爲4時,拋了異常,add線程失敗。再來看public boolean offer(E e) 方法測試程序:
-
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
if (threadSize==4){
-
final boolean flag = queue.offer(new Runnable() {
-
@Override
-
public void run(){
-
System.out.println("我是新線程,看看能不能搭個車加進去!");
-
-
}
-
});
-
System.out.println("添加新線程標誌爲-->"+flag);
-
}
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
if (threadSize==4){
-
final boolean flag = queue.offer(new Runnable() {
-
@Override
-
public void run(){
-
System.out.println("我是新線程,看看能不能搭個車加進去!");
-
-
}
-
});
-
System.out.println("添加新線程標誌爲-->"+flag);
-
}
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
運行結果如下:
線程隊列大小爲-->0
線程名稱:pool-1-thread-1
線程隊列大小爲-->0
線程隊列大小爲-->1
線程隊列大小爲-->2
線程隊列大小爲-->3
線程隊列大小爲-->4
添加新線程標誌爲-->false
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-3
添加新線程標誌爲-->false
線程名稱:pool-1-thread-2
線程隊列大小爲-->4
添加新線程標誌爲-->false
線程名稱:pool-1-thread-4
線程隊列大小爲-->4
添加新線程標誌爲-->false
線程名稱:pool-1-thread-5
線程隊列大小爲-->4
添加新線程標誌爲-->false
線程名稱:pool-1-thread-6
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-3
線程名稱:pool-1-thread-4
可以看到,當線程隊列已滿的時候,線程沒有被添加到線程隊列,程序也沒有拋異常。繼續看public void put(E e) throws InterruptedException;方法測試程序:
-
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
if (threadSize==4){
-
queue.put(new Runnable() {
-
@Override
-
public void run(){
-
System.out.println("我是新線程,看看能不能搭個車加進去!");
-
}
-
});
-
}
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
-
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
-
BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(4);
-
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
-
for (int i = 0; i < 10; i++) {
-
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i)));
-
int threadSize = queue.size();
-
System.out.println("線程隊列大小爲-->"+threadSize);
-
if (threadSize==4){
-
queue.put(new Runnable() {
-
@Override
-
public void run(){
-
System.out.println("我是新線程,看看能不能搭個車加進去!");
-
}
-
});
-
}
-
}
-
executor.shutdown();
-
}
結果如下:
線程隊列大小爲-->0
線程隊列大小爲-->0
線程隊列大小爲-->1
線程隊列大小爲-->2
線程隊列大小爲-->3
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-2
線程名稱:pool-1-thread-1
線程名稱:pool-1-thread-2
線程隊列大小爲-->3
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-3
線程名稱:pool-1-thread-2
線程隊列大小爲-->4
線程名稱:pool-1-thread-1
線程隊列大小爲-->4
我是新線程,看看能不能搭個車加進去!
線程名稱:pool-1-thread-3
線程名稱:pool-1-thread-4
我是新線程,看看能不能搭個車加進去!
線程名稱:pool-1-thread-3
我是新線程,看看能不能搭個車加進去!
我是新線程,看看能不能搭個車加進去!
很明顯,嘗試了四次才加進去,前面三次嘗試添加,但由於線程sleep(3000),所以沒有執行完,線程隊列一直處於滿的狀態,直到某個線程執行完,隊列有空位,新線程才加進去,沒空位之前一直阻塞(即等待),我能加進去爲止。
那麼線程池的排除策略是什麼樣呢,一般按如下規律執行:
A. 如果運行的線程少於 corePoolSize,則 Executor 始終首選添加新的線程,而不進行排隊。
B. 如果運行的線程等於或多於 corePoolSize,則 Executor 始終首選將請求加入隊列,而不添加新的線程。
C. 如果無法將請求加入隊列,則創建新的線程,除非創建此線程超出 maximumPoolSize,在這種情況下,任務將被拒絕。
總結:
1. 線程池可立即運行的最大線程數 即maximumPoolSize 參數。
2. 線程池能包含的最大線程數 = 可立即運行的最大線程數 + 線程隊列大小 (一部分立即運行,一部分裝隊列裏等待)
3. 核心線程數可理解爲建議值,即建議使用的線程數,或者依據CPU核數
4. add,offer,put三種添加線程到隊列的方法只在隊列滿的時候有區別,add爲拋異常,offer返回boolean值,put直到添加成功爲止。
5.同理remove,poll, take三種移除隊列中線程的方法只在隊列爲空的時候有區別, remove爲拋異常,poll爲返回boolean值, take等待直到有線程可以被移除。
看看下面這張圖就清楚了:
![]()
記在這裏做爲學習的過程,以後偶爾有空翻起來容易。