為什么需要線程池

我們有兩種常見的創(chuàng)建線程的方法，一種是繼承Thread類，一種是實(shí)現(xiàn)Runnable的接口，Thread類其實(shí)也是實(shí)現(xiàn)了Runnable接口。但是我們創(chuàng)建這兩種線程在運(yùn)行結(jié)束后都會(huì)被虛擬機(jī)銷毀，如果線程數(shù)量多的話，頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程會(huì)大大浪費(fèi)時(shí)間和效率，更重要的是浪費(fèi)內(nèi)存。那么有沒有一種方法能讓線程運(yùn)行完后不立即銷毀，而是讓線程重復(fù)使用，繼續(xù)執(zhí)行其他的任務(wù)哪？

這就是線程池的由來(lái)，很好的解決線程的重復(fù)利用，避免重復(fù)開銷。

線程池的優(yōu)點(diǎn)

1、線程是稀缺資源，使用線程池可以減少創(chuàng)建和銷毀線程的次數(shù)，每個(gè)工作線程都可以重復(fù)使用。

2、可以根據(jù)系統(tǒng)的承受能力，調(diào)整線程池中工作線程的數(shù)量，防止因?yàn)橄倪^多內(nèi)存導(dǎo)致服務(wù)器崩潰。

線程池的風(fēng)險(xiǎn)

雖然線程池是構(gòu)建多線程應(yīng)用程序的強(qiáng)大機(jī)制，但使用它并不是沒有風(fēng)險(xiǎn)的。用線程池構(gòu)建的應(yīng)用程序容易遭受任何其它多線程應(yīng)用程序容易遭受的所有并發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，諸如同步錯(cuò)誤和死鎖，它還容易遭受特定于線程池的少數(shù)其它風(fēng)險(xiǎn)，諸如與池有關(guān)的死鎖、資源不足和線程泄漏。

1.死鎖

任何多線程應(yīng)用程序都有死鎖風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)一組進(jìn)程或線程中的每一個(gè)都在等待一個(gè)只有該組中另一個(gè)進(jìn)程才能引起的事件時(shí)，我們就說這組進(jìn)程或線程 死鎖了。死鎖的最簡(jiǎn)單情形是：線程 A 持有對(duì)象 X 的獨(dú)占鎖，并且在等待對(duì)象 Y 的鎖，而線程 B 持有對(duì)象 Y 的獨(dú)占鎖，卻在等待對(duì)象 X 的鎖。除非有某種方法來(lái)打破對(duì)鎖的等待（Java 鎖定不支持這種方法），否則死鎖的線程將永遠(yuǎn)等下去。

2.資源不足

線程池的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于：相對(duì)于其它替代調(diào)度機(jī)制（有些我們已經(jīng)討論過）而言，它們通常執(zhí)行得很好。但只有恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整了線程池大小時(shí)才是這樣的。

線程消耗包括內(nèi)存和其它系統(tǒng)資源在內(nèi)的大量資源。除了
Thread 對(duì)象所需的內(nèi)存之外，每個(gè)線程都需要兩個(gè)可能很大的執(zhí)行調(diào)用堆棧。除此以外，JVM 可能會(huì)為每個(gè) Java
線程創(chuàng)建一個(gè)本機(jī)線程，這些本機(jī)線程將消耗額外的系統(tǒng)資源。最后，雖然線程之間切換的調(diào)度開銷很小，但如果有很多線程，環(huán)境切換也可能嚴(yán)重地影響程序的性能。

如果線程池太大，那么被那些線程消耗的資源可能嚴(yán)重地影響系統(tǒng)性能。在線程之間進(jìn)行切換將會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，而且使用超出比您實(shí)際需要的線程可能會(huì)引起資源匱乏問題，因?yàn)槌鼐€程正在消耗一些資源，而這些資源可能會(huì)被其它任務(wù)更有效地利用。

除了線程自身所使用的資源以外，服務(wù)請(qǐng)求時(shí)所做的工作可能需要其它資源，例如 JDBC 連接、套接字或文件，這些也都是有限資源，有太多的并發(fā)請(qǐng)求也可能引起失效，例如不能分配 JDBC 連接。

3.并發(fā)錯(cuò)誤

線程池和其它排隊(duì)機(jī)制依靠使用
wait() 和 notify()
方法，這兩個(gè)方法都難于使用。如果編碼不正確，那么可能丟失通知，導(dǎo)致線程保持空閑狀態(tài)，盡管隊(duì)列中有工作要處理。使用這些方法時(shí)，必須格外小心；即便是專家也可能在它們上面出錯(cuò)。而最好使用現(xiàn)有的、已經(jīng)知道能工作的實(shí)現(xiàn)，例如在
util.concurrent 包。

4.線程泄漏

各種類型的線程池中一個(gè)嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)是線程泄漏，當(dāng)從池中除去一個(gè)線程以執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)，而在任務(wù)完成后該線程卻沒有返回池時(shí)，會(huì)發(fā)生這種情況。發(fā)生線程泄漏的一種情形出現(xiàn)在任務(wù)拋出一個(gè) RuntimeException 或一個(gè) Error 時(shí)。

如果池類沒有捕捉到它們，那么線程只會(huì)退出而線程池的大小將會(huì)永久減少一個(gè)。當(dāng)這種情況發(fā)生的次數(shù)足夠多時(shí)，線程池最終就為空，而且系統(tǒng)將停止，因?yàn)闆]有可用的線程來(lái)處理任務(wù)。

5.請(qǐng)求過載

僅僅是請(qǐng)求就壓垮了服務(wù)器，這種情況是可能的。在這種情形下，我們可能不想將每個(gè)到來(lái)的請(qǐng)求都排隊(duì)到我們的工作隊(duì)列，因?yàn)榕旁陉?duì)列中等待執(zhí)行的任務(wù)可能會(huì)消耗太多的系統(tǒng)資源并引起資源缺乏。在這種情形下決定如何做取決于您自己；在某些情況下，您可以簡(jiǎn)單地拋棄請(qǐng)求，依靠更高級(jí)別的協(xié)議稍后重試請(qǐng)求，您也可以用一個(gè)指出服務(wù)器暫時(shí)很忙的響應(yīng)來(lái)拒絕請(qǐng)求。

線程池的實(shí)現(xiàn)原理

線程池

1.線程池狀態(tài)

線程池和線程一樣擁有自己的狀態(tài)，在ThreadPoolExecutor類中定義了一個(gè)volatile變量runState來(lái)表示線程池的狀態(tài)，線程池有四種狀態(tài)，分別為RUNNING、SHURDOWN、STOP、TERMINATED。

•  線程池創(chuàng)建后處于RUNNING狀態(tài)。
•  調(diào)用shutdown后處于SHUTDOWN狀態(tài)，線程池不能接受新的任務(wù)，會(huì)等待緩沖隊(duì)列的任務(wù)完成。
•  調(diào)用shutdownNow后處于STOP狀態(tài)，線程池不能接受新的任務(wù)，并嘗試終止正在執(zhí)行的任務(wù)。
•  當(dāng)線程池處于SHUTDOWN或STOP狀態(tài)，并且所有工作線程已經(jīng)銷毀，任務(wù)緩存隊(duì)列已經(jīng)清空或執(zhí)行結(jié)束后，線程池被設(shè)置為TERMINATED狀態(tài)。

線程池原理：預(yù)先啟動(dòng)一些線程，線程無(wú)限循環(huán)從任務(wù)隊(duì)列中獲取一個(gè)任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行，直到線程池被關(guān)閉。如果某個(gè)線程因?yàn)閳?zhí)行某個(gè)任務(wù)發(fā)生異常而終止，那么重新創(chuàng)建一個(gè)新的線程而已，如此反復(fù)。

2.線程池的處理流程

1、判斷線程池里的核心線程是否都在執(zhí)行任務(wù)，如果不是（核心線程空閑或者還有核心線程沒有被創(chuàng)建）則創(chuàng)建一個(gè)新的工作線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)。如果核心線程都在執(zhí)行任務(wù)，則進(jìn)入下個(gè)流程。

2、線程池判斷工作隊(duì)列是否已滿，如果工作隊(duì)列沒有滿，則將新提交的任務(wù)存儲(chǔ)在這個(gè)工作隊(duì)列里。如果工作隊(duì)列滿了，則進(jìn)入下個(gè)流程。

3、判斷線程池里的線程是否都處于工作狀態(tài)，如果沒有，則創(chuàng)建一個(gè)新的工作線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)。如果已經(jīng)滿了，則交給飽和策略來(lái)處理這個(gè)任務(wù)。

配置線程池大小配置

一般需要根據(jù)任務(wù)的類型來(lái)配置線程池大?。?/p>

如果是CPU密集型任務(wù)，就需要盡量壓榨CPU，參考值可以設(shè)為 NCPU+1

如果是IO密集型任務(wù)，參考值可以設(shè)置為2*NCPU

當(dāng)然，這只是一個(gè)參考值，具體的設(shè)置還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，比如可以先將線程池大小設(shè)置為參考值，再觀察任務(wù)運(yùn)行情況和系統(tǒng)負(fù)載、資源利用率來(lái)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

Java提供的四種線程池實(shí)現(xiàn)

（1）newCachedThreadPool創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程池，如果線程池長(zhǎng)度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無(wú)可回收，則新建線程。

（2）newFixedThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)線程池，可控制線程最大并發(fā)數(shù)，超出的線程會(huì)在隊(duì)列中等待。

（3）newScheduledThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)線程池，支持定時(shí)及周期性任務(wù)執(zhí)行。

（4）newSingleThreadExecutor 創(chuàng)建一個(gè)單線程化的線程池，它只會(huì)用唯一的工作線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)按照指定順序(FIFO, LIFO, 優(yōu)先級(jí))執(zhí)行。

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