1.new Thread的弊端如下:
a. 每次new Thread新建對象性能差。
b. 線程缺乏統一管理,可能無限制新建線程,相互之間競爭,及可能佔用過多系統資源導致死機或oom。
c. 缺乏更多功能,如定時執行、定期執行、線程中斷。
相比new Thread,Java提供的四種線程池的好處在於:
a. 重用存在的線程,減少對象創建、消亡的開銷,性能佳。
b. 可有效控制最大併發線程數,提高系統資源的使用率,同時避免過多資源競爭,避免堵塞。
c. 提供定時執行、定期執行、單線程、併發數控制等功能。
線程池的作用:
線程池作用就是限制系統中執行線程的數量。
根 據系統的環境情況,可以自動或手動設置線程數量,達到運行的最佳效果;少了浪費了系統資源,多了造成系統擁擠效率不高。用線程池控制線程數量,其他線程排 隊等候。一個任務執行完畢,再從隊列的中取最前面的任務開始執行。若隊列中沒有等待進程,線程池的這一資源處於等待。當一個新任務需要運行時,如果線程池 中有等待的工作線程,就可以開始運行了;否則進入等待隊列。
爲什麼要用線程池:
1.減少了創建和銷燬線程的次數,每個工作線程都可以被重複利用,可執行多個任務。
2.可以根據系統的承受能力,調整線程池中工作線線程的數目,防止因爲消耗過多的內存,而把服務器累趴下(每個線程需要大約1MB內存,線程開的越多,消耗的內存也就越大,最後死機)。
Java裏面線程池的頂級接口是Executor,但是嚴格意義上講Executor並不是一個線程池,而只是一個執行線程的工具。真正的線程池接口是ExecutorService。
2、Java 線程池
Java通過Executors提供四種線程池,分別爲:
newCachedThreadPool創建一個可緩存線程池,如果線程池長度超過處理需要,可靈活回收空閒線程,若無可回收,則新建線程。
newFixedThreadPool 創建一個定長線程池,可控制線程最大併發數,超出的線程會在隊列中等待。
newScheduledThreadPool 創建一個週期線程池,支持定時及週期性任務執行。
newSingleThreadExecutor 創建一個單線程化的線程池,它只會用唯一的工作線程來執行任務,保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行
-------------無論創建那種線程池 必須要調用ThreadPoolExecutor,也可自定義線程池;
線程池類爲 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor,常用構造方法爲:
先看一下ThreadPoolExecutor參數最全的構造方法:
①corePoolSize:線程池的核心線程數,說白了就是,即便是線程池裏沒有任何任務,也會有corePoolSize個線程在候着等任務。
②maximumPoolSize:最大線程數,不管你提交多少任務,線程池裏最多工作線程數就是maximumPoolSize。
③keepAliveTime:線程的存活時間。當線程池裏的線程數大於corePoolSize時,如果等了keepAliveTime時長還沒有任務可執行,則線程退出。
⑤unit:這個用來指定keepAliveTime的單位,比如秒:TimeUnit.SECONDS。
⑥workQueue:一個阻塞隊列,提交的任務將會被放到這個隊列裏。
⑦threadFactory:線程工廠,用來創建線程,主要是爲了給線程起名字,默認工廠的線程名字:pool-1-thread-3。
⑧handler:拒絕策略,當線程池裏線程被耗盡,且隊列也滿了的時候會調用。
這裏用一個圖來說明線程池的執行流程:
任務被提交到線程池,會先判斷當前線程數量是否小於corePoolSize,如果小於則創建線程來執行提交的任務,否則將任務放入workQueue隊列,如果workQueue滿了,則判斷當前線程數量是否小於maximumPoolSize,如果小於則創建線程執行任務,否則就會調用handler,以表示線程池拒絕接收任務。
一個任務通過 execute(Runnable)方法被添加到線程池,任務就是一個 Runnable類型的對象,任務的執行方法就是 Runnable類型對象的run()方法。
當一個任務通過execute(Runnable)方法欲添加到線程池時:
如果此時線程池中的數量小於corePoolSize,即使線程池中的線程都處於空閒狀態,也要創建新的線程來處理被添加的任務。
如果此時線程池中的數量等於 corePoolSize,但是緩衝隊列 workQueue未滿,那麼任務被放入緩衝隊列。
如果此時線程池中的數量大於corePoolSize,緩衝隊列workQueue滿,並且線程池中的數量小於maximumPoolSize,建新的線程來處理被添加的任務。
如果此時線程池中的數量大於corePoolSize,緩衝隊列workQueue滿,並且線程池中的數量等於maximumPoolSize,那麼通過 handler所指定的策略來處理此任務。
也就是:處理任務的優先級爲:
核心線程corePoolSize、任務隊列workQueue、最大線程maximumPoolSize,如果三者都滿了,使用handler處理被拒絕的任務。
當線程池中的線程數量大於 corePoolSize時,如果某線程空閒時間超過keepAliveTime,線程將被終止。這樣,線程池可以動態的調整池中的線程數。
unit可選的參數爲java.util.concurrent.TimeUnit中的幾個靜態屬性:
NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS。
workQueue我常用的是:java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue
handler有四個選擇:
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() :拋出java.util.concurrent.RejectedExecutionException異常
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() :重試添加當前的任務,他會自動重複調用execute()方法
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() :拋棄舊的任務
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() :拋棄當前的任務
當然也可以根據應用場景實現RejectedExecutionHandler接口,自定義飽和策略,如記錄日誌或持久化存儲不能處理的任務。
Executor 可 以 創 建 3 種 類 型 的 ThreadPoolExecutor 線 程 池:
1. FixedThreadPool
創建固定長度的線程池,每次提交任務創建一個線程,直到達到線程池的最大數量,線程池的大小不再變化。
這個線程池可以創建固定線程數的線程池。特點就是可以重用固定數量線程的線程池。它的構造源碼如下:
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- FixedThreadPool的corePoolSize和maxiumPoolSize都被設置爲創建FixedThreadPool時指定的參數nThreads。
- 0L則表示當線程池中的線程數量操作核心線程的數量時,多餘的線程將被立即停止
- 最後一個參數表示FixedThreadPool使用了無界隊列LinkedBlockingQueue作爲線程池的做工隊列,由於是無界的,當線程池的線程數達到corePoolSize後,新任務將在無界隊列中等待,因此線程池的線程數量不會超過corePoolSize,同時maxiumPoolSize也就變成了一個無效的參數,並且運行中的線程池並不會拒絕任務。
FixedThreadPool運行圖如下
執行過程如下:
1.如果當前工作中的線程數量少於corePool的數量,就創建新的線程來執行任務。
2.當線程池的工作中的線程數量達到了corePool,則將任務加入LinkedBlockingQueue。
3.線程執行完1中的任務後會從隊列中去任務。
注意LinkedBlockingQueue是無界隊列,所以可以一直添加新任務到線程池。
2. SingleThreadExecutor
SingleThreadExecutor是使用單個worker線程的Executor。特點是使用單個工作線程執行任務。它的構造源碼如下:
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SingleThreadExecutor的corePoolSize和maxiumPoolSize都被設置1。
其他參數均與FixedThreadPool相同,其運行圖如下:
執行過程如下:
1.如果當前工作中的線程數量少於corePool的數量,就創建一個新的線程來執行任務。
2.當線程池的工作中的線程數量達到了corePool,則將任務加入LinkedBlockingQueue。
3.線程執行完1中的任務後會從隊列中去任務。
注意:由於在線程池中只有一個工作線程,所以任務可以按照添加順序執行。
3. CachedThreadPool
CachedThreadPool是一個”無限“容量的線程池,它會根據需要創建新線程。特點是可以根據需要來創建新的線程執行任務,沒有特定的corePool。下面是它的構造方法:
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CachedThreadPool的corePoolSize被設置爲0,即corePool爲空;maximumPoolSize被設置爲Integer.MAX_VALUE,即maximum是無界的。這裏keepAliveTime設置爲60秒,意味着空閒的線程最多可以等待任務60秒,否則將被回收。
CachedThreadPool使用沒有容量的SynchronousQueue作爲主線程池的工作隊列,它是一個沒有容量的阻塞隊列。每個插入操作必須等待另一個線程的對應移除操作。這意味着,如果主線程提交任務的速度高於線程池中處理任務的速度時,CachedThreadPool會不斷創建新線程。極端情況下,CachedThreadPool會因爲創建過多線程而耗盡CPU資源。其運行圖如下:
執行過程如下:
1.首先執行SynchronousQueue.offer(Runnable task)。如果在當前的線程池中有空閒的線程正在執行SynchronousQueue.poll(),那麼主線程執行的offer操作與空閒線程執行的poll操作配對成功,主線程把任務交給空閒線程執行。,execute()方法執行成功,否則執行步驟2
2.當線程池爲空(初始maximumPool爲空)或沒有空閒線程時,配對失敗,將沒有線程執行SynchronousQueue.poll操作。這種情況下,線程池會創建一個新的線程執行任務。
3.在創建完新的線程以後,將會執行poll操作。當步驟2的線程執行完成後,將等待60秒,如果此時主線程提交了一個新任務,那麼這個空閒線程將執行新任務,否則被回收。因此長時間不提交任務的CachedThreadPool不會佔用系統資源。
SynchronousQueue是一個不存儲元素阻塞隊列,每次要進行offer操作時必須等待poll操作,否則不能繼續添加元素。
最後 來個各種阻塞隊列的說明和比較:
Java併發包中的阻塞隊列一共7個,當然他們都是線程安全的。
ArrayBlockingQueue:一個由數組結構組成的有界阻塞隊列。
LinkedBlockingQueue:一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列。
PriorityBlockingQueue:一個支持優先級排序的無界阻塞隊列。
DealyQueue:一個使用優先級隊列實現的無界阻塞隊列。
SynchronousQueue:一個不存儲元素的阻塞隊列。
LinkedTransferQueue:一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列。
LinkedBlockingDeque:一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。