線程的使用在java中占有極其重要的地位，在jdk1.4極其之前的jdk版本中，關于線程池的使用是極其簡陋的。在jdk1.5之后這一情況有了很大的改觀。Jdk1.5之后加入了java.util.concurrent包，這個包中主要介紹java中線程以及線程池的使用。為我們在開發(fā)中處理線程的問題提供了非常大的幫助。

線程池的作用：

線程池作用就是限制系統(tǒng)中執(zhí)行線程的數(shù)量。
     根據(jù)系統(tǒng)的環(huán)境情況，可以自動或手動設置線程數(shù)量，達到運行的最佳效果；少了浪費了系統(tǒng)資源，多了造成系統(tǒng)擁擠效率不高。用線程池控制線程數(shù)量，其他線程排隊等候。一個任務執(zhí)行完畢，再從隊列的中取最前面的任務開始執(zhí)行。若隊列中沒有等待進程，線程池的這一資源處于等待。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。

為什么要用線程池:

1.減少了創(chuàng)建和銷毀線程的次數(shù)，每個工作線程都可以被重復利用，可執(zhí)行多個任務。

2.可以根據(jù)系統(tǒng)的承受能力，調(diào)整線程池中工作線線程的數(shù)目，防止因為消耗過多的內(nèi)存，而把服務器累趴下(每個線程需要大約1MB內(nèi)存，線程開的越多，消耗的內(nèi)存也就越大，最后死機)。

Java里面線程池的頂級接口是Executor，但是嚴格意義上講Executor并不是一個線程池，而只是一個執(zhí)行線程的工具。真正的線程池接口是ExecutorService。

比較重要的幾個類：

要配置一個線程池是比較復雜的，尤其是對于線程池的原理不是很清楚的情況下，很有可能配置的線程池不是較優(yōu)的，因此在Executors類里面提供了一些靜態(tài)工廠，生成一些常用的線程池。

1. newSingleThreadExecutor

創(chuàng)建一個單線程的線程池。這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當于單線程串行執(zhí)行所有任務。如果這個唯一的線程因為異常結(jié)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(zhí)行順序按照任務的提交順序執(zhí)行。

2.newFixedThreadPool

創(chuàng)建固定大小的線程池。每次提交一個任務就創(chuàng)建一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因為執(zhí)行異常而結(jié)束，那么線程池會補充一個新線程。

3. newCachedThreadPool

創(chuàng)建一個可緩存的線程池。如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，

那么就會回收部分空閑（60秒不執(zhí)行任務）的線程，當任務數(shù)增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴于操作系統(tǒng)（或者說JVM）能夠創(chuàng)建的最大線程大小。

4.newScheduledThreadPool

創(chuàng)建一個大小無限的線程池。此線程池支持定時以及周期性執(zhí)行任務的需求。

實例

1：newSingleThreadExecutor

MyThread.java

public class MyThread extends Thread {
 
  @Override
 
  public void run() {
 
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在執(zhí)行。。。");
 
  }
 
}

TestSingleThreadExecutor.java

public class TestSingleThreadExecutor {
 
  public static void main(String[] args) {
 
    //創(chuàng)建一個可重用固定線程數(shù)的線程池
 
    ExecutorService pool = Executors. newSingleThreadExecutor();
 
    //創(chuàng)建實現(xiàn)了Runnable接口對象，Thread對象當然也實現(xiàn)了Runnable接口
 
    Thread t1 = new MyThread();
 
    Thread t2 = new MyThread();
 
    Thread t3 = new MyThread();
 
    Thread t4 = new MyThread();
 
    Thread t5 = new MyThread();
 
    //將線程放入池中進行執(zhí)行
 
    pool.execute(t1);
 
    pool.execute(t2);
 
    pool.execute(t3);
 
    pool.execute(t4);
 
    pool.execute(t5);
 
    //關閉線程池
 
    pool.shutdown();
 
  }
 
}

輸出結(jié)果：

pool-1-thread-1正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-1正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-1正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-1正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-1正在執(zhí)行。。。

2: newFixedThreadPool

public class TestFixedThreadPool {
 
  publicstaticvoid main(String[] args) {
 
    //創(chuàng)建一個可重用固定線程數(shù)的線程池
 
    ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
 
    //創(chuàng)建實現(xiàn)了Runnable接口對象，Thread對象當然也實現(xiàn)了Runnable接口
 
    Thread t1 = new MyThread();
 
    Thread t2 = new MyThread();
 
    Thread t3 = new MyThread();
 
    Thread t4 = new MyThread();
 
    Thread t5 = new MyThread();
 
    //將線程放入池中進行執(zhí)行
 
    pool.execute(t1);
 
    pool.execute(t2);
 
    pool.execute(t3);
 
    pool.execute(t4);
 
    pool.execute(t5);
 
    //關閉線程池
 
    pool.shutdown();
 
  }
 
}

輸出結(jié)果

pool-1-thread-1正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-2正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-1正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-2正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-1正在執(zhí)行。。。

3: newCachedThreadPool

TestCachedThreadPool.java

publicclass TestCachedThreadPool {

  publicstaticvoid main(String[] args) {

    //創(chuàng)建一個可重用固定線程數(shù)的線程池

    ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();

    //創(chuàng)建實現(xiàn)了Runnable接口對象，Thread對象當然也實現(xiàn)了Runnable接口

    Thread t1 = new MyThread();

    Thread t2 = new MyThread();

    Thread t3 = new MyThread();

    Thread t4 = new MyThread();

    Thread t5 = new MyThread();

    //將線程放入池中進行執(zhí)行

    pool.execute(t1);

    pool.execute(t2);

    pool.execute(t3);

    pool.execute(t4);

    pool.execute(t5);

    //關閉線程池

    pool.shutdown();

  }

}

輸出結(jié)果：

pool-1-thread-2正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-4正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-3正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-1正在執(zhí)行。。。

pool-1-thread-5正在執(zhí)行。。。

4 newScheduledThreadPool

TestScheduledThreadPoolExecutor.java

publicclass TestScheduledThreadPoolExecutor {

  publicstaticvoid main(String[] args) {

    ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);

    exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間就觸發(fā)異常

           @Override

           publicvoid run() {

              //throw new RuntimeException();

              System.out.println("================");

           }

         }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);

    exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間打印系統(tǒng)時間，證明兩者是互不影響的

           @Override

           publicvoid run() {

              System.out.println(System.nanoTime());

           }

         }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);

  }

}

輸出結(jié)果

================

8384644549516

8386643829034

8388643830710

================

8390643851383

8392643879319

8400643939383

三：ThreadPoolExecutor詳解

ThreadPoolExecutor的完整構(gòu)造方法的簽名是：ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) .

• corePoolSize - 池中所保存的線程數(shù)，包括空閑線程。
• maximumPoolSize-池中允許的最大線程數(shù)。
• keepAliveTime - 當線程數(shù)大于核心時，此為終止前多余的空閑線程等待新任務的最長時間。
• unit - keepAliveTime 參數(shù)的時間單位。
• workQueue - 執(zhí)行前用于保持任務的隊列。此隊列僅保持由 execute方法提交的 Runnable任務。
• threadFactory - 執(zhí)行程序創(chuàng)建新線程時使用的工廠。
• handler - 由于超出線程范圍和隊列容量而使執(zhí)行被阻塞時所使用的處理程序。
• ThreadPoolExecutor是Executors類的底層實現(xiàn)。

在JDK幫助文檔中，有如此一段話：

“強烈建議程序員使用較為方便的Executors工廠方法Executors.newCachedThreadPool()（無界線程池，可以進行自動線程回收）、Executors.newFixedThreadPool(int)（固定大小線程池）Executors.newSingleThreadExecutor()（單個后臺線程）

它們均為大多數(shù)使用場景預定義了設置?！?/p>

下面介紹一下幾個類的源碼：

ExecutorService  newFixedThreadPool (int nThreads):固定大小線程池。

可以看到，corePoolSize和maximumPoolSize的大小是一樣的（實際上，后面會介紹，如果使用無界queue的話maximumPoolSize參數(shù)是沒有意義的），keepAliveTime和unit的設值表名什么？-就是該實現(xiàn)不想keep alive！最后的BlockingQueue選擇了LinkedBlockingQueue，該queue有一個特點，他是無界的。

   public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {  

      return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,  

                     0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  

                     new LinkedBlockingQueue<Runnable>());  

    }

ExecutorService  newSingleThreadExecutor()：單線程

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {  

       return new FinalizableDelegatedExecutorService  

         (new ThreadPoolExecutor(1, 1,  

                     0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  

                     new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));  

    }

ExecutorService newCachedThreadPool()：無界線程池，可以進行自動線程回收

這個實現(xiàn)就有意思了。首先是無界的線程池，所以我們可以發(fā)現(xiàn)maximumPoolSize為big big。其次BlockingQueue的選擇上使用SynchronousQueue。可能對于該BlockingQueue有些陌生，簡單說：該QUEUE中，每個插入操作必須等待另一個線程的對應移除操作。

   public static ExecutorService newCachedThreadPool() {  

       return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,  

                     60L, TimeUnit.SECONDS,  

                      new SynchronousQueue<Runnable>());  

  }

先從BlockingQueue<Runnable> workQueue這個入?yún)㈤_始說起。在JDK中，其實已經(jīng)說得很清楚了，一共有三種類型的queue。

所有BlockingQueue 都可用于傳輸和保持提交的任務?？梢允褂么岁犃信c池大小進行交互：

如果運行的線程少于 corePoolSize，則 Executor始終首選添加新的線程，而不進行排隊。（如果當前運行的線程小于corePoolSize，則任務根本不會存放，添加到queue中，而是直接抄家伙（thread）開始運行）

如果運行的線程等于或多于 corePoolSize，則 Executor始終首選將請求加入隊列，而不添加新的線程。

如果無法將請求加入隊列，則創(chuàng)建新的線程，除非創(chuàng)建此線程超出 maximumPoolSize，在這種情況下，任務將被拒絕。

queue上的三種類型。

排隊有三種通用策略：

• 直接提交。工作隊列的默認選項是 SynchronousQueue，它將任務直接提交給線程而不保持它們。在此，如果不存在可用于立即運行任務的線程，則試圖把任務加入隊列將失敗，因此會構(gòu)造一個新的線程。此策略可以避免在處理可能具有內(nèi)部依賴性的請求集時出現(xiàn)鎖。直接提交通常要求無界maximumPoolSizes 以避免拒絕新提交的任務。當命令以超過隊列所能處理的平均數(shù)連續(xù)到達時，此策略允許無界線程具有增長的可能性。
• 無界隊列。使用無界隊列（例如，不具有預定義容量的 LinkedBlockingQueue）將導致在所有 corePoolSize 線程都忙時新任務在隊列中等待。這樣，創(chuàng)建的線程就不會超過 corePoolSize。（因此，maximumPoolSize的值也就無效了。）當每個任務完全獨立于其他任務，即任務執(zhí)行互不影響時，適合于使用無界隊列；例如，在 Web頁服務器中。這種排隊可用于處理瞬態(tài)突發(fā)請求，當命令以超過隊列所能處理的平均數(shù)連續(xù)到達時，此策略允許無界線程具有增長的可能性。
• 有界隊列。當使用有限的 maximumPoolSizes時，有界隊列（如 ArrayBlockingQueue）有助于防止資源耗盡，但是可能較難調(diào)整和控制。隊列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型隊列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系統(tǒng)資源和上下文切換開銷，但是可能導致人工降低吞吐量。如果任務頻繁阻塞（例如，如果它們是 I/O邊界），則系統(tǒng)可能為超過您許可的更多線程安排時間。使用小型隊列通常要求較大的池大小，CPU使用率較高，但是可能遇到不可接受的調(diào)度開銷，這樣也會降低吞吐量。 

BlockingQueue的選擇。

例子一：使用直接提交策略，也即SynchronousQueue。

首先SynchronousQueue是無界的，也就是說他存數(shù)任務的能力是沒有限制的，但是由于該Queue本身的特性，在某次添加元素后必須等待其他線程取走后才能繼續(xù)添加。在這里不是核心線程便是新創(chuàng)建的線程，但是我們試想一樣下，下面的場景。

我們使用一下參數(shù)構(gòu)造ThreadPoolExecutor：

new ThreadPoolExecutor(

 2, 3, 30, TimeUnit.SECONDS,

 new SynchronousQueue<Runnable>(),

 new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),

 new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

當核心線程已經(jīng)有2個正在運行.

1. 此時繼續(xù)來了一個任務（A），根據(jù)前面介紹的“如果運行的線程等于或多于 corePoolSize，則 Executor始終首選將請求加入隊列，而不添加新的線程?！?所以A被添加到queue中。
2. 又來了一個任務（B），且核心2個線程還沒有忙完，OK，接下來首先嘗試1中描述，但是由于使用的SynchronousQueue，所以一定無法加入進去。
3. 此時便滿足了上面提到的“如果無法將請求加入隊列，則創(chuàng)建新的線程，除非創(chuàng)建此線程超出maximumPoolSize，在這種情況下，任務將被拒絕?！?，所以必然會新建一個線程來運行這個任務。
4. 暫時還可以，但是如果這三個任務都還沒完成，連續(xù)來了兩個任務，第一個添加入queue中，后一個呢？queue中無法插入，而線程數(shù)達到了maximumPoolSize，所以只好執(zhí)行異常策略了。

所以在使用SynchronousQueue通常要求maximumPoolSize是無界的，這樣就可以避免上述情況發(fā)生（如果希望限制就直接使用有界隊列）。對于使用SynchronousQueue的作用jdk中寫的很清楚：此策略可以避免在處理可能具有內(nèi)部依賴性的請求集時出現(xiàn)鎖。

什么意思？如果你的任務A1，A2有內(nèi)部關聯(lián)，A1需要先運行，那么先提交A1，再提交A2，當使用SynchronousQueue我們可以保證，A1必定先被執(zhí)行，在A1么有被執(zhí)行前，A2不可能添加入queue中。

例子二：使用無界隊列策略，即LinkedBlockingQueue

這個就拿newFixedThreadPool來說，根據(jù)前文提到的規(guī)則：

如果運行的線程少于 corePoolSize，則 Executor 始終首選添加新的線程，而不進行排隊。那么當任務繼續(xù)增加，會發(fā)生什么呢？

如果運行的線程等于或多于 corePoolSize，則 Executor 始終首選將請求加入隊列，而不添加新的線程。OK，此時任務變加入隊列之中了，那什么時候才會添加新線程呢？

如果無法將請求加入隊列，則創(chuàng)建新的線程，除非創(chuàng)建此線程超出 maximumPoolSize，在這種情況下，任務將被拒絕。這里就很有意思了，可能會出現(xiàn)無法加入隊列嗎？不像SynchronousQueue那樣有其自身的特點，對于無界隊列來說，總是可以加入的（資源耗盡，當然另當別論）。換句說，永遠也不會觸發(fā)產(chǎn)生新的線程！corePoolSize大小的線程數(shù)會一直運行，忙完當前的，就從隊列中拿任務開始運行。所以要防止任務瘋長，比如任務運行的實行比較長，而添加任務的速度遠遠超過處理任務的時間，而且還不斷增加，不一會兒就爆了。

例子三：有界隊列，使用ArrayBlockingQueue。

這個是最為復雜的使用，所以JDK不推薦使用也有些道理。與上面的相比，最大的特點便是可以防止資源耗盡的情況發(fā)生。

舉例來說，請看如下構(gòu)造方法：

new ThreadPoolExecutor(

  2, 4, 30, TimeUnit.SECONDS,

  new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2),

  new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),

  new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

假設，所有的任務都永遠無法執(zhí)行完。

對于首先來的A,B來說直接運行，接下來，如果來了C,D，他們會被放到queue中，如果接下來再來E,F，則增加線程運行E，F(xiàn)。但是如果再來任務，隊列無法再接受了，線程數(shù)也到達最大的限制了，所以就會使用拒絕策略來處理。

keepAliveTime

jdk中的解釋是：當線程數(shù)大于核心時，此為終止前多余的空閑線程等待新任務的最長時間。

有點拗口，其實這個不難理解，在使用了“池”的應用中，大多都有類似的參數(shù)需要配置。比如數(shù)據(jù)庫連接池，DBCP中的maxIdle，minIdle參數(shù)。

什么意思？接著上面的解釋，后來向老板派來的工人始終是“借來的”，俗話說“有借就有還”，但這里的問題就是什么時候還了，如果借來的工人剛完成一個任務就還回去，后來發(fā)現(xiàn)任務還有，那豈不是又要去借？這一來一往，老板肯定頭也大死了。

合理的策略：既然借了，那就多借一會兒。直到“某一段”時間后，發(fā)現(xiàn)再也用不到這些工人時，便可以還回去了。這里的某一段時間便是keepAliveTime的含義，TimeUnit為keepAliveTime值的度量。

RejectedExecutionHandler

另一種情況便是，即使向老板借了工人，但是任務還是繼續(xù)過來，還是忙不過來，這時整個隊伍只好拒絕接受了。

RejectedExecutionHandler接口提供了對于拒絕任務的處理的自定方法的機會。在ThreadPoolExecutor中已經(jīng)默認包含了4中策略，因為源碼非常簡單，這里直接貼出來。

CallerRunsPolicy：

線程調(diào)用運行該任務的 execute 本身。此策略提供簡單的反饋控制機制，能夠減緩新任務的提交速度。

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {

      if (!e.isShutdown()) {

        r.run();

      }

    }

這個策略顯然不想放棄執(zhí)行任務。但是由于池中已經(jīng)沒有任何資源了，那么就直接使用調(diào)用該execute的線程本身來執(zhí)行。

AbortPolicy：

處理程序遭到拒絕將拋出運行時RejectedExecutionException

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {

      throw new RejectedExecutionException();

    }

這種策略直接拋出異常，丟棄任務。

DiscardPolicy：

不能執(zhí)行的任務將被刪除

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {

    }

這種策略和AbortPolicy幾乎一樣，也是丟棄任務，只不過他不拋出異常。

DiscardOldestPolicy：

如果執(zhí)行程序尚未關閉，則位于工作隊列頭部的任務將被刪除，然后重試執(zhí)行程序（如果再次失敗，則重復此過程）

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {

      if (!e.isShutdown()) {

        e.getQueue().poll();

        e.execute(r);

      }

    }

該策略就稍微復雜一些，在pool沒有關閉的前提下首先丟掉緩存在隊列中的最早的任務，然后重新嘗試運行該任務。這個策略需要適當小心。

設想:如果其他線程都還在運行，那么新來任務踢掉舊任務，緩存在queue中，再來一個任務又會踢掉queue中最老任務。

總結(jié)：

keepAliveTime和maximumPoolSize及BlockingQueue的類型均有關系。如果BlockingQueue是無界的，那么永遠不會觸發(fā)maximumPoolSize，自然keepAliveTime也就沒有了意義。

反之，如果核心數(shù)較小，有界BlockingQueue數(shù)值又較小，同時keepAliveTime又設的很小，如果任務頻繁，那么系統(tǒng)就會頻繁的申請回收線程。

   return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {

                   0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

                   new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

  }

以上就是深入理解Java 線程池的詳細內(nèi)容，更多關于Java 線程池的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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