如何理解Java常見知識點中的線程池

這期內容當中小編將會給大家帶來有關如何理解Java常見知識點中的線程池，文章內容豐富且以專業的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

線程池的基本思想是一種對象池，在程序啟動時就開辟一塊內存空間，里面存放了眾多(未死亡)的線程，池中線程執行調度由池管理器來處理。當有線程任務時，從池中取一個，執行完成后線程對象歸池，這樣可以避免反復創建線程對象所帶來的性能開銷，節省了系統的資源。

一. 使用線程池的好處

降低資源消耗：通過重復利用已創建的線程降低線程創建和銷毀造成的消耗(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，最后死機)。；

提高響應速度：當任務到達時，任務可以不需要等到線程創建就能立即執行；

提高線程的可管理性：線程是稀缺資源，如果無限制的創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用線程池可以進行統一的分配，調優和監控。

對線程進行一些簡單的管理，比如：延時執行、定時循環執行的策略等，運用線程池都能進行很好的實現

一個線程池包括以下四個基本組成部分：

• 線程池管理器（ThreadPool）：用于創建并管理線程池，包括 創建線程池，銷毀線程池，添加新任務；

• 工作線程（WorkThread）：線程池中線程，在沒有任務時處于等待狀態，可以循環的執行任務；

• 任務接口（Task）：每個任務必須實現的接口，以供工作線程調度任務的執行，它主要規定了任務的入口，任務執行完后的收尾工作，任務的執行狀態等；

• 任務隊列（taskQueue）：用于存放沒有處理的任務。提供一種緩沖機制。

二. ThreadPoolExecutor類

講到線程池，要重點介紹java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor類，ThreadPoolExecutor是線程池中最核心的一個類。

我們可以通過ThreadPoolExecutor來創建一個線程池

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize,keepAliveTime, 
milliseconds,runnableTaskQueue, threadFactory,handler);

• corePoolSize（線程池的基本大小）：當提交一個任務到線程池時，線程池會創建一個線程來執行任務，即使其他空閑的基本線程能夠執行新任務也會創建線程，等到需要執行的任務數大于線程池基本大小時就不再創建。如果調用了線程池的prestartAllCoreThreads方法，線程池會提前創建并啟動所有基本線程。

• maximumPoolSize（線程池最大大小）：線程池允許創建的最大線程數。如果隊列滿了，并且已創建的線程數小于最大線程數，則線程池會再創建新的線程執行任務。值得注意的是如果使用了無界的任務隊列這個參數就沒什么效果。

• runnableTaskQueue（任務隊列）：用于保存等待執行的任務的阻塞隊列。

• ThreadFactory：用于設置創建線程的工廠，可以通過線程工廠給每個創建出來的線程設置更有意義的名字，Debug和定位問題時非常又幫助。

• RejectedExecutionHandler（拒絕策略）：當隊列和線程池都滿了，說明線程池處于飽和狀態，那么必須采取一種策略處理提交的新任務。這個策略默認情況下是AbortPolicy，表示無法處理新任務時拋出異常。以下是JDK1.5提供的四種策略。n AbortPolicy：直接拋出異常。

• keepAliveTime（線程活動保持時間）：線程池的工作線程空閑后，保持存活的時間。所以如果任務很多，并且每個任務執行的時間比較短，可以調大這個時間，提高線程的利用率。

• TimeUnit（線程活動保持時間的單位）：可選的單位有天（DAYS），小時（HOURS），分鐘（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

向線程池提交任務

我們可以通過execute()或submit()兩個方法向線程池提交任務，不過它們有所不同

• execute()方法沒有返回值，所以無法判斷任務知否被線程池執行成功

  threadsPool.execute(new Runnable() {
    
  @Override
    public void run() {
    // TODO Auto-generated method stub
   }
  });

• submit()方法返回一個future,那么我們可以通過這個future來判斷任務是否執行成功，通過future的get方法來獲取返回值

  try {
     Object s = future.get();
   } catch (InterruptedException e) {
   // 處理中斷異常
   } catch (ExecutionException e) {
   // 處理無法執行任務異常
   } finally {
   // 關閉線程池
   executor.shutdown();
  }

  線程池的關閉

我們可以通過shutdown()或shutdownNow()方法來關閉線程池，不過它們也有所不同

• shutdown的原理是只是將線程池的狀態設置成SHUTDOWN狀態，然后中斷所有沒有正在執行任務的線程。

• shutdownNow的原理是遍歷線程池中的工作線程，然后逐個調用線程的interrupt方法來中斷線程，所以無法響應中斷的任務可能永遠無法終止。shutdownNow會首先將線程池的狀態設置成STOP，然后嘗試停止所有的正在執行或暫停任務的線程，并返回等待執行任務的列表。

ThreadPoolExecutor執行的策略

線程數量未達到corePoolSize，則新建一個線程(核心線程)執行任務

線程數量達到了corePools，則將任務移入隊列等待

隊列已滿，新建線程(非核心線程)執行任務

隊列已滿，總線程數又達到了maximumPoolSize，就會由(RejectedExecutionHandler)拋出異常

四種拒絕策略

• ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() 拋出java.util.concurrent.RejectedExecutionException異常

• ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() 拋棄當前的任務

• ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() 拋棄舊的任務 （隊列中的第一個任務替換為當前新進來的任務執行）

• ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() 重試添加當前的任務，他會自動重復調用execute()方法

三. Java通過Executors提供四種線程池

1. CachedThreadPool()：可緩存線程池。

• 線程數無限制

• 有空閑線程則復用空閑線程，若無空閑線程則新建線程 一定程序減少頻繁創建/銷毀線程，減少系統開銷

CachedThreadPool創建一個可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程

2. FixedThreadPool()：定長線程池。

• 可控制線程最大并發數（同時執行的線程數）

• 超出的線程會在隊列中等待

• 如果某個線程因為執行異常而結束，那么線程池會補充一個新線程。

3. ScheduledThreadPool()：

• 定時線程池。

• 支持定時及周期性任務執行。

newscheduledThreadPool創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行。延遲執行示例代碼如下.表示延遲1秒后每3秒執行一次

public class ThreadPoolExecutorTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
            }
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);// 表示延遲1秒后每3秒執行一次
    }
}

4. SingleThreadExecutor()：單線程化的線程池。

• 有且僅有一個工作線程執行任務

• 所有任務按照指定順序執行，即遵循隊列的入隊出隊規則

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，如果這個唯一的線程因為異常結束，那么會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行

四. 線程池的監控

通過繼承線程池并重寫線程池的beforeExecute，afterExecute和terminated方法，我們可以在任務執行前，執行后和線程池關閉前干一些事情。如監控任務的平均執行時間，最大執行時間和最小執行時間等。這幾個方法在線程池里是空方法。

上述就是小編為大家分享的如何理解Java常見知識點中的線程池了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道。