java多線程教程之如何使用線程池詳解
為什么要用線程池?
諸如 Web 服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、文件服務(wù)器或郵件服務(wù)器之類的許多服務(wù)器應(yīng)用程序都面臨處理來自某些遠程來源的大量短小的任務(wù)。請求以某種方式到達服務(wù)器,這種方式可能是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(例如 HTTP、FTP 或 POP)、通過 JMS 隊列或者可能通過輪詢數(shù)據(jù)庫。不管請求如何到達,服務(wù)器應(yīng)用程序中經(jīng)常出現(xiàn)的情況是:單個任務(wù)處理的時間很短而請求的數(shù)目卻是巨大的。
只有當任務(wù)都是同類型并且相互獨立時,線程池的性能才能達到最佳。如果將運行時間較長的與運行時間較短的任務(wù)混合在一起,那么除非線程池很大,否則將可能造成擁塞,如果提交的任務(wù)依賴于其他任務(wù),那么除非線程池無線大,否則將可能造成死鎖。
例如饑餓死鎖:線程池中的任務(wù)需要無限等待一些必須由池中其他任務(wù)才能提供的資源或條件。
ThreadPoolExecutor的通用構(gòu)造函數(shù):(在調(diào)用完構(gòu)造函數(shù)之后可以繼續(xù)定制ThreadPoolExecutor)
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,
TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler){
//...
}
飽和策略:
ThreadPoolExecutor允許提供一個BlockingQueue來保存等待執(zhí)行的任務(wù)。
當有界隊列被填滿后,飽和策略開始發(fā)揮作用??梢酝ㄟ^調(diào)用setRejectedExecutionHandler來修改。
中止是默認的飽和策略,該策略將拋出未檢查的RejectedExecutionException,調(diào)用者可以捕獲這個異常,然后根據(jù)需求編寫自己的處理代碼。
調(diào)用者運行策略實現(xiàn)了一種調(diào)節(jié)機制,該策略既不會拋棄任務(wù),也不會拋出異常,而是將某些任務(wù)回退到調(diào)用者,從而降低新任務(wù)的流量。
例如對于WebServer,當線程池中的所有線程都被占用,并且工作隊列被填滿后,下一個任務(wù)在調(diào)用execute時在主線程中執(zhí)行。
由于執(zhí)行任務(wù)需要一定的時間,因此主線程至少在一段時間內(nèi)不能提交任何任務(wù),從而使得工作者線程有時間來處理完正在執(zhí)行的任務(wù)。
在這期間,主線程不會調(diào)用accept,因此到達的請求將被保存在TCP層的隊列中而不是在應(yīng)用程序的隊列中,如果持續(xù)過載,那么TCP層最終發(fā)現(xiàn)它的請求隊列被填滿,同樣會開始拋棄請求。
因此當服務(wù)器過載時,這種過載會逐漸向外蔓延開來---從線程池到工作隊列到應(yīng)用程序再到TCP層,最終到達客戶端,導(dǎo)致服務(wù)器在高負載下實現(xiàn)一種平緩的性能降低。
exec.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
當工作隊列被填滿后,沒有預(yù)定于的飽和策略來阻塞execute。而通過Semaphore來現(xiàn)在任務(wù)的到達率,可以實現(xiàn)。
/**
* 設(shè)置信號量的上界設(shè)置為線程池的大小加上可排隊任務(wù)的數(shù)量,控制正在執(zhí)行和等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)量。
*/
public class BoundedExecutor {
private final Executor exec;
private final Semaphore semaphore;
public BoundedExecutor(Executor exec,int bound){
this.exec = exec;
this.semaphore = new Semaphore(bound);
}
public void submitTask(final Runnable task) throws InterruptedException{
semaphore.acquire();
try{
exec.execute(new Runnable(){
public void run(){
try{
task.run();
}finally{
semaphore.release();
}
}
});
}catch(RejectedExecutionException e){
semaphore.release();
}
}
}
線程工廠
線程池配置信息中可以定制線程工廠,在ThreadFactory中只定義了一個方法newThread,每當線程池需要創(chuàng)建一個新線程時都會調(diào)用這個方法。
public interface ThreadFactory{
Thread newThread(Runnable r);
}
// 示例:將一個特定于線程池的名字傳遞給MyThread的構(gòu)造函數(shù),從而可以再線程轉(zhuǎn)儲和錯誤日志信息中區(qū)分來自不同線程池的線程。
public class MyThreadFactory implements ThreadFactory{
private final String poolName;
public MyThreadFactory(String poolName){
this.poolName = poolName;
}
public Thread newThread(Runnable runnable){
return new MyThread(runnable,poolName);
}
}
// 示例:為線程指定名字,設(shè)置自定義UncaughtExceptionHandler向Logger中寫入信息及維護一些統(tǒng)計信息以及在線程被創(chuàng)建或者終止時把調(diào)試消息寫入日志。
public class MyThread extends Thread{
public static final String default_name = "myThread";
private static volatile boolean debugLifecycle = false;
private static final AtomicInteger created = new AtomicInteger();
private static final AtomicInteger alive = new AtomicInteger();
private static final Logger log = Logger.getAnonymousLogger();
public MyThread(Runnable runnable){
this(runnable,default_name);
}
public MyThread(Runnable runnable, String defaultName) {
super(runnable,defaultName + "-" + created.incrementAndGet());
setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
@Override
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
log.log(Level.SEVERE,"uncaught in thread " + t.getName(), e);
}
});
}
public void run(){
boolean debug = debugLifecycle;
if(debug){
log.log(Level.FINE,"created " + getName());
}
try{
alive.incrementAndGet();
super.run();
}finally{
alive.decrementAndGet();
if(debug){
log.log(Level.FINE,"Exiting " + getName());
}
}
}
}
擴展ThreadPoolExecutor
在線程池完成關(guān)閉操作時調(diào)用terminated,也就是在所有任務(wù)都已經(jīng)完成并且所有工作者線程也已經(jīng)關(guān)閉后。terminated可以用來釋放Executor在其生命周期里分配的各種資源,此外還可以執(zhí)行發(fā)送通知、記錄日志或者收集finalize統(tǒng)計信息等操作。
示例:給線程池添加統(tǒng)計信息
/**
* TimingThreadPool中給出了一個自定義的線程池,通過beforeExecute、afterExecute、terminated等方法來添加日志記錄和統(tǒng)計信息收集。
* 為了測量任務(wù)的運行時間,beforeExecute必須記錄開始時間并把它保存到一個afterExecute可用訪問的地方。
* 因為這些方法將在執(zhí)行任務(wù)的線程中調(diào)用,因此beforeExecute可以把值保存到一個ThreadLocal變量中。然后由afterExecute來取。
* 在TimingThreadPool中使用了兩個AtomicLong變量,分別用于記錄已處理的任務(wù)和總的處理時間,并通過包含平均任務(wù)時間的日志消息。
*/
public class TimingThreadPool extends ThreadPoolExecutor{
public TimingThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
}
private final ThreadLocal<Long> startTime = new ThreadLocal<Long>();
private final Logger log = Logger.getLogger("TimingThreadPool");
private final AtomicLong numTasks = new AtomicLong();
private final AtomicLong totalTime = new AtomicLong();
protected void beforeExecute(Thread t,Runnable r){
super.beforeExecute(t, r);
log.fine(String.format("Thread %s: start %s", t,r));
startTime.set(System.nanoTime());
}
protected void afterExecute(Throwable t,Runnable r){
try{
long endTime = System.nanoTime();
long taskTime = endTime - startTime.get();
numTasks.incrementAndGet();
totalTime.addAndGet(taskTime);
log.fine(String.format("Thread %s: end %s, time=%dns", t,r,taskTime));
}finally{
super.afterExecute(r, t);
}
}
protected void terminated(){
try{
log.info(String.format("Terminated: avg time=%dns", totalTime.get()/numTasks.get()));
}finally{
super.terminated();
}
}
}
#筆記內(nèi)容參考 《java并發(fā)編程實戰(zhàn)》
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,如果有疑問大家可以留言交流,謝謝大家對腳本之家的支持。
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