在并發編程中線程池的使用

一、為什么要使用線程池? ? 當需要處理的任務較少時，我們可以自己創建線程去處理，但在高并發場景下，我們需要處理的任務數量很多，由于創建銷毀線程開銷很大，這樣頻繁創建線程就會大大降低系統的效率。? 此時，我們就可以使用線程池，線程池中的線程執行完一個任務后可以復用，并不被銷毀。合理使用線程池有以下幾點好處：

? 1、減少資源的開銷。通過復用線程，降低創建銷毀線程造成的消耗。

? 2、多個線程并發執行任務，提高系統的響應速度。?

?3、可以統一的分配，調優和監控線程，提高線程的可管理性。

二、怎樣使用線程池

? 1、創建線程池

? ? ?通過ThreadPoolExecutor來創建一個線程池。new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds,runnableTaskQueue, threadFactory, handler);

? ? ? ?java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor類是線程池中最核心的一個類，它有四個構造方法。

? ? ? ?public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {

? ? ?.....? ??

? ? ? ? public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit, BlockingQueueworkQueue);

? ? ? ? ? ? public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,?

?? ? ? ? ? ? ? BlockingQueueworkQueue,ThreadFactory threadFactory);

? ? ? ? ? ? public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,

? ? ? ? ? ? ? ? BlockingQueueworkQueue,RejectedExecutionHandler handler);?

?? ? ? ? ? public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,

? ? ? ? ? ? ? ? BlockingQueueworkQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);?

?? ? ? ? ? ? ? ...?

?? ? ? }? ??

? ? ? ? ?由源碼可知，前三個構造器都是調用第四個構造器進行初始化。

? ? 各參數含義：?

?. 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。

? . 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)。

? . runnableTaskQueue（任務隊列）：用于保存等待執行的任務的阻塞隊列。可以選擇以下幾個阻塞隊列。? ? (1) ArrayBlockingQueue：是一個基于數組結構的有界阻塞隊列，此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。? ? (2) LinkedBlockingQueue：一個基于鏈表結構的阻塞隊列，此隊列按FIFO （先進先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。靜態工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個隊列。? ? (3) SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。每個插入操作必須等到另一個線程調用移除操作，否則插入操作一直處于阻塞狀態，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，靜態工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列。? ? (4) PriorityBlockingQueue：一個具有優先級得無限阻塞隊列。

? ? ? .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。? ? .Reje、ctedExecutionHandler（飽和策略）：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。? ?

? ? (1) CallerRunsPolicy：只用調用者所在線程來運行任務。? ?

? ? (2) DiscardOldestPolicy：丟棄隊列里最近的一個任務，并執行當前任務。

? ? (3) DiscardPolicy：不處理，丟棄掉。?

?? (4) 當然也可以根據應用場景需要來實現RejectedExecutionHandler接口自定義策略。如記錄日志或持久化不能處理的任務。

? 2、向線程池提交任務

? ? ? ? 使用execute提交任務，但execute()方法沒有返回值，無法判斷任務是否被線程池執行成功。execute方法輸入的任務是一個Runnable類的實例。

? ? ? ? ? ? ? execute(new Runnable() {?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? @Override

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?public void run() {? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// TODO Auto-generated method stub

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? }); ??

? ? ? ?使用submit()方法提交任務，會返回一個future,那么我們可以通過這個future來判斷任務是否執行成功。

? 3、線程池的關閉

? ? 調用shutdown()和shutdownNow()方法關閉線程池。

? 4、使用示例

? ? 這里我們選用第一種構造方法演示。

? ? ? ? ?public class ThreadPoolTest {?

? ? ? ? ? ? ? ? ?public static void main(String[] args) {??

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue(5));

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?for(int i=0;i<15;i++){

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Task task = new Task(i);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? executor.execute(task);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("線程池中線程數:" + executor.getPoolSize() + ",隊列中等待執行的任務數:" + executor.getQueue().size() +

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ",已執行完的任務數:" + executor.getCompletedTaskCount());

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?}

? ? ? ? ? ? ? ? ? executor.shutdown();

? ? ? ? ? ? ?}

? }

? class Task implements Runnable {

? ? ? ? ? private int taskNum;

? ? ? ? ? public Task(int num) {

? ? ? ? ? this.taskNum = num;

? ? ? ? ? }

? ? ? ? ?@Override

? ? ? ? ? public void run() {

? ? ? ? ? ? ? System.out.println("task"+taskNum+“開始執行”);

? ? ? ? ? ? ? try{

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Thread.currentThread().sleep(4000);

? ? ? ? ? ? ? ?}catch(InterruptedException e){

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?e.printStackTrace();

? ? ? ? ? ? ? ?}

? ? ? ? ? ? ? ?System.out.println("task"+taskNum+“執行完畢”);

? ? ? ? ? }

? ? }

}

執行結果:

? ? ? ? ? ? ? ?task0開始執行

? ? ? ? ? ? ? ?線程池中線程數:1,隊列中等待執行的任務數:0,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ?線程池中線程數:2,隊列中等待執行的任務數:0,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ?task1開始執行

? ? ? ? ? ? ? ?線程池中線程數:3,隊列中等待執行的任務數:0,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ?task2開始執行

? ? ? ? ? ? ? ?線程池中線程數:4,隊列中等待執行的任務數:0,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ?task3開始執行

? ? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:5,隊列中等待執行的任務數:0,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ? task4開始執行

? ? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:5,隊列中等待執行的任務數:1,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:5,隊列中等待執行的任務數:2,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:5,隊列中等待執行的任務數:3,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:5,隊列中等待執行的任務數:4,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:5,隊列中等待執行的任務數:5,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:6,隊列中等待執行的任務數:5,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ?task10開始執行

? ? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:7,隊列中等待執行的任務數:5,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ?task11開始執行

? ? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:8,隊列中等待執行的任務數:5,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ?task12開始執行

? ? ? ? ? ? ? ?線程池中線程數:9,隊列中等待執行的任務數:5,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ?task13開始執行

? ? ? ? ? ? ? 線程池中線程數:10,隊列中等待執行的任務數:5,已執行完的任務數:0

? ? ? ? ? ? ? ?task14開始執行

? ? ? ? ? ? ? ?task5開始執行

? ? ? ? ? ? ? ?task6開始執行

? ? ? ? ? ? ? ?task7開始執行

? ? ? ? ? ? ? ?task8開始執行

? ? ? ? ? ? ? ?task9開始執行

? ? ? ?由執行結果可以看出，當線程池中線程的數目大于5時，便將任務放入任務緩存隊列里面，當任務緩存隊列滿了之后，便創建新的線程，直到線程數等于最大線程數10后，便不再創建新線程。

? ? ? ? 如果上面程序中，將for循環中改成執行20個任務，就會拋出任務拒絕異常了，因為最大線程10加上緩沖隊列5，最多接受15個任務。

? ? ? ? ?在java中，并不提倡直接使用ThreadPoolExecutor，而是使用Executors類中提供的幾個靜態方法來創建線程池，其內部也是調用ThreadPoolExecutor的構造方法，只不過參數已提前配置：

? ? ? ? ? //corePoolSize設置為0，將maximumPoolSize設置為Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue。

? ? ? ? ? Executors.newCachedThreadPool();

? ? ? ? ? //corePoolSize和maximumPoolSize都設置為1，使用的LinkedBlockingQueue

? ? ? ? ? ?Executors.newSingleThreadExecutor();

? ? ? ? ? ?//corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，使用的LinkedBlockingQueue

? ? ? ? ? ?Executors.newFixedThreadPool(int);

? ? ? ? ? 實際開發中，如能滿足要求，盡量使用這三個靜態方法。如ThreadPoolExecutor達不到要求，可自己繼承ThreadPoolExecutor類進行重寫。