工作中，經(jīng)常會(huì)涉及到線程。比如有些任務(wù)，經(jīng)常會(huì)交與線程去異步執(zhí)行。抑或服務(wù)端程序?yàn)槊總€(gè)請(qǐng)求單獨(dú)建立一個(gè)線程處理任務(wù)。線程之外的，比如我們用的數(shù)據(jù)庫(kù)連接。這些創(chuàng)建銷毀或者打開(kāi)關(guān)閉的操作，非常影響系統(tǒng)性能。所以，“池”的用處就凸顯出來(lái)了。

1. 為什么要使用線程池

在3.6.1節(jié)介紹的實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)每個(gè)客戶都分配一個(gè)新的工作線程。當(dāng)工作線程與客戶通信結(jié)束，這個(gè)線程就被銷毀。這種實(shí)現(xiàn)方式有以下不足之處：

•服務(wù)器創(chuàng)建和銷毀工作的開(kāi)銷( 包括所花費(fèi)的時(shí)間和系統(tǒng)資源 )很大。這一項(xiàng)不用解釋，可以去查下"線程創(chuàng)建過(guò)程"。除了機(jī)器本身所做的工作，我們還要實(shí)例化，啟動(dòng)，這些都需要占用堆棧資源。

•除了創(chuàng)建和銷毀線程的開(kāi)銷之外，活動(dòng)的線程也消耗系統(tǒng)資源。 這個(gè)應(yīng)該是對(duì)堆棧資源的消耗，猜測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接數(shù)設(shè)置一個(gè)合理的值，也有這個(gè)考慮。

•如果線程數(shù)目固定，并且每個(gè)線程都有很長(zhǎng)的聲明周期，那么線程切換也是相對(duì)固定的。不同的操作系統(tǒng)有不同的切換周期，一般20ms左右。這里說(shuō)的切換是在jvm以及底層操作系統(tǒng)的調(diào)度下，線程之間轉(zhuǎn)讓cpu的使用權(quán)。如果頻繁創(chuàng)建和銷毀線程，那么就將頻繁的切換線程，因?yàn)橐粋€(gè)線程銷毀后，必然要讓出使用權(quán)給已經(jīng)就緒的線程，使該線程獲得運(yùn)行機(jī)會(huì)。在這種情況下，線程之間的切換就不在遵循系統(tǒng)的固定切換周期，切換線程的開(kāi)銷甚至比創(chuàng)建和銷毀的開(kāi)銷還要大。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，使用線程池，會(huì)預(yù)創(chuàng)建一些線程，它們不斷的從工作隊(duì)列中取出任務(wù)，然后執(zhí)行該任務(wù)。當(dāng)工作線程執(zhí)行完一個(gè)任務(wù)后，就會(huì)繼續(xù)執(zhí)行工作隊(duì)列中的另一個(gè)任務(wù)。優(yōu)點(diǎn)如下：

•減少了創(chuàng)建和銷毀的次數(shù)，每個(gè)工作線程都可以一直被重用，能執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。

•可以根據(jù)系統(tǒng)的承載能力，方便的調(diào)整線程池中線程的數(shù)目，防止因?yàn)橄倪^(guò)量的系統(tǒng)資源而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

2. 線程池的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)

下面是自己寫的一個(gè)簡(jiǎn)單的線程池，也是從Java網(wǎng)絡(luò)編程這本書(shū)上直接照著敲出來(lái)的

package thread;

import java.util.LinkedList;

/**
 * 線程池的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)常規(guī)線程池的長(zhǎng)度，最大長(zhǎng)度，隊(duì)列長(zhǎng)度，我們可以增加數(shù)目限制實(shí)現(xiàn)
 * @author Han
 */
public class MyThreadPool extends ThreadGroup{
  //cpu 數(shù)量 ---Runtime.getRuntime().availableProcessors();
  //是否關(guān)閉
  private boolean isClosed = false;
  //隊(duì)列
  private LinkedList<Runnable> workQueue;
  //線程池id
  private static int threadPoolID;
  private int threadID;
  public MyThreadPool(int poolSize){
    super("MyThreadPool."+threadPoolID);
    threadPoolID++;
    setDaemon(true);
    workQueue = new LinkedList<Runnable>();
    for(int i = 0;i<poolSize;i++){
      new WorkThread().start();
    }
  }
  //這里可以換成ConcurrentLinkedQueue,就可以避免使用synchronized的效率問(wèn)題
  public synchronized void execute(Runnable task){
    if(isClosed){
      throw new IllegalStateException("連接池已經(jīng)關(guān)閉...");
    }else{
      workQueue.add(task);
      notify();
    }
  }
  
  protected synchronized Runnable getTask() throws InterruptedException {
    while(workQueue.size() == 0){
      if(isClosed){
        return null;
      }
      wait();
    }
    return workQueue.removeFirst();
  }
  
  public synchronized void close(){
    if(!isClosed){
      isClosed = true;
      workQueue.clear();
      interrupt();
    }
  }
  
  public void join(){
    synchronized (this) {
      isClosed = true;
      notifyAll();
    }
    Thread[] threads = new Thread[activeCount()];
    int count = enumerate(threads);
    for(int i = 0;i<count;i++){
      try {
        threads[i].join();
      } catch (Exception e) {
      }
    }
  }
  
  class WorkThread extends Thread{
    public WorkThread(){
      super(MyThreadPool.this,"workThread"+(threadID++));
      System.out.println("create...");
    }
    @Override
    public void run() {
      while(!isInterrupted()){
        System.out.println("run..");
        Runnable task = null;
        try {
          //這是一個(gè)阻塞方法
          task = getTask();
          
        } catch (Exception e) {
          
        }
        if(task != null){
          task.run();
        }else{
          break;
        }
      }
    }
  }
}

該線程池主要定義了一個(gè)工作隊(duì)列和一些預(yù)創(chuàng)建的線程。只要調(diào)用execute方法，就可以向線程提交任務(wù)。

后面線程在沒(méi)有任務(wù)的時(shí)候，會(huì)阻塞在getTask(),直到有新任務(wù)進(jìn)來(lái)被喚醒。

join和close都可以用來(lái)關(guān)閉線程池。不同的是，join會(huì)把隊(duì)列中的任務(wù)執(zhí)行完，而close則立刻清空隊(duì)列，并且中斷所有的工作線程。close()中的interrupt()相當(dāng)于調(diào)用了ThreadGroup中包含子線程的各自的interrupt()，所以有線程處于wait或者sleep時(shí)，都會(huì)拋出InterruptException

測(cè)試類如下：

public class TestMyThreadPool {
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    MyThreadPool pool = new MyThreadPool(3);
    for(int i = 0;i<10;i++){
      pool.execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          try {
            Thread.sleep(1000);
          } catch (InterruptedException e) {
          }
          System.out.println("working...");
        }
      });
    }
    pool.join();
    //pool.close();
  }
}

3. jdk類庫(kù)提供的線程池

java提供了很好的線程池實(shí)現(xiàn)，比我們自己的實(shí)現(xiàn)要更加健壯以及高效，同時(shí)功能也更加強(qiáng)大。

類圖如下：

關(guān)于這類線程池，前輩們已經(jīng)有很好的講解。任意百度下java線程池，都有寫的非常詳細(xì)的例子和教程，這里就不再贅述。

4. spring注入線程池

在使用spring框架的時(shí)候，如果我們用java提供的方法來(lái)創(chuàng)建線程池，在多線程應(yīng)用中非常不方便管理，而且不符合我們使用spring的思想。(雖然spring可以通過(guò)靜態(tài)方法注入)

其實(shí),Spring本身也提供了很好的線程池的實(shí)現(xiàn)。這個(gè)類叫做ThreadPoolTaskExecutor。

在spring中的配置如下：

<bean id="executorService" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
    <property name="corePoolSize" value="${threadpool.corePoolSize}" />
    <!-- 線程池維護(hù)線程的最少數(shù)量 -->
    <property name="keepAliveSeconds" value="${threadpool.keepAliveSeconds}" />
    <!-- 線程池維護(hù)線程所允許的空閑時(shí)間 -->
    <property name="maxPoolSize" value="${threadpool.maxPoolSize}" />
    <!-- 線程池維護(hù)線程的最大數(shù)量 -->
    <property name="queueCapacity" value="${threadpool.queueCapacity}" />
    <!-- 線程池所使用的緩沖隊(duì)列 -->
  </bean>

5. 使用線程池的注意事項(xiàng)

•死鎖

任何多線程程序都有死鎖的風(fēng)險(xiǎn)，最簡(jiǎn)單的情形是兩個(gè)線程AB，A持有鎖1，請(qǐng)求鎖2，B持有鎖2，請(qǐng)求鎖1。（這種情況在mysql的排他鎖也會(huì)出現(xiàn)，不會(huì)數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)直接報(bào)錯(cuò)提示）。線程池中還有另一種死鎖：假設(shè)線程池中的所有工作線程都在執(zhí)行各自任務(wù)時(shí)被阻塞，它們?cè)诘却硞€(gè)任務(wù)A的執(zhí)行結(jié)果。而任務(wù)A卻處于隊(duì)列中，由于沒(méi)有空閑線程，一直無(wú)法得以執(zhí)行。這樣線程池的所有資源將一直阻塞下去，死鎖也就產(chǎn)生了。

•系統(tǒng)資源不足

 如果線程池中的線程數(shù)目非常多，這些線程會(huì)消耗包括內(nèi)存和其他系統(tǒng)資源在內(nèi)的大量資源，從而嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。

•并發(fā)錯(cuò)誤

線程池的工作隊(duì)列依靠wait()和notify()方法來(lái)使工作線程及時(shí)取得任務(wù)，但這兩個(gè)方法難以使用。如果代碼錯(cuò)誤，可能會(huì)丟失通知，導(dǎo)致工作線程一直保持空閑的狀態(tài)，無(wú)視工作隊(duì)列中需要處理的任務(wù)。因?yàn)樽詈檬褂靡恍┍容^成熟的線程池。

•線程泄漏

使用線程池的一個(gè)嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)是線程泄漏。對(duì)于工作線程數(shù)目固定的線程池，如果工作線程在執(zhí)行任務(wù)時(shí)拋出RuntimeException或Error，并且這些異常或錯(cuò)誤沒(méi)有被捕獲，那么這個(gè)工作線程就異常終止，使線程池永久丟失了一個(gè)線程。（這一點(diǎn)太有意思）

另一種情況是，工作線程在執(zhí)行一個(gè)任務(wù)時(shí)被阻塞，如果等待用戶的輸入數(shù)據(jù)，但是用戶一直不輸入數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這個(gè)線程一直被阻塞。這樣的工作線程名存實(shí)亡，它實(shí)際上不執(zhí)行任何任務(wù)了。如果線程池中的所有線程都處于這樣的狀態(tài)，那么線程池就無(wú)法加入新的任務(wù)了。

•任務(wù)過(guò)載

當(dāng)工作線程隊(duì)列中有大量排隊(duì)等待執(zhí)行的任務(wù)時(shí)，這些任務(wù)本身可能會(huì)消耗太多的系統(tǒng)資源和引起資源缺乏。

綜上所述，使用線程池時(shí)，要遵循以下原則：

1. 如果任務(wù)A在執(zhí)行過(guò)程中需要同步等待任務(wù)B的執(zhí)行結(jié)果，那么任務(wù)A不適合加入到線程池的工作隊(duì)列中。如果把像任務(wù)A一樣的需要等待其他任務(wù)執(zhí)行結(jié)果的加入到隊(duì)列中，可能造成死鎖

2. 如果執(zhí)行某個(gè)任務(wù)時(shí)可能會(huì)阻塞，并且是長(zhǎng)時(shí)間的阻塞，則應(yīng)該設(shè)定超時(shí)時(shí)間，避免工作線程永久的阻塞下去而導(dǎo)致線程泄漏。在服務(wù)器才程序中，當(dāng)線程等待客戶連接，或者等待客戶發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，都可能造成阻塞，可以通過(guò)以下方式設(shè)置時(shí)間：

調(diào)用ServerSocket的setSotimeout方法，設(shè)定等待客戶連接的超時(shí)時(shí)間。

對(duì)于每個(gè)與客戶連接的socket，調(diào)用該socket的setSoTImeout方法，設(shè)定等待客戶發(fā)送數(shù)據(jù)的超時(shí)時(shí)間。

3. 了解任務(wù)的特點(diǎn)，分析任務(wù)是執(zhí)行經(jīng)常會(huì)阻塞io操作，還是執(zhí)行一直不會(huì)阻塞的運(yùn)算操作。前者時(shí)斷時(shí)續(xù)的占用cpu，而后者具有更高的利用率。預(yù)計(jì)完成任務(wù)大概需要多長(zhǎng)時(shí)間，是短時(shí)間任務(wù)還是長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)，然后根據(jù)任務(wù)的特點(diǎn)，對(duì)任務(wù)進(jìn)行分類，然后把不同類型的任務(wù)加入到不同的線程池的工作隊(duì)列中，這樣就可以根據(jù)任務(wù)的特點(diǎn)，分配調(diào)整每個(gè)線程池

4. 調(diào)整線程池的大小。線程池的最佳大小主要取決于系統(tǒng)的可用cpu的數(shù)目，以及工作隊(duì)列中任務(wù)的特點(diǎn)。假如一個(gè)具有N個(gè)cpu的系統(tǒng)上只有一個(gè)工作隊(duì)列，并且其中全部是運(yùn)算性質(zhì)(不會(huì)阻塞)的任務(wù)，那么當(dāng)線程池?fù)碛蠳或N+1個(gè)工作線程時(shí)，一般會(huì)獲得最大的cpu使用率。

如果工作隊(duì)列中包含會(huì)執(zhí)行IO操作并經(jīng)常阻塞的任務(wù)，則要讓線程池的大小超過(guò)可用 cpu的數(shù)量，因?yàn)椴⒉皇撬械墓ぷ骶€程都一直在工作。選擇一個(gè)典型的任務(wù)，然后估計(jì)在執(zhí)行這個(gè)任務(wù)的工程中，等待時(shí)間與實(shí)際占用cpu進(jìn)行運(yùn)算的時(shí)間的比例WT/ST。對(duì)于一個(gè)具有N個(gè)cpu的系統(tǒng)，需要設(shè)置大約N*(1+WT/ST)個(gè)線程來(lái)保證cpu得到充分利用。

當(dāng)然,cpu利用率不是調(diào)整線程池過(guò)程中唯一要考慮的事項(xiàng)，隨著線程池工作數(shù)目的增長(zhǎng)，還會(huì)碰到內(nèi)存或者其他資源的限制，如套接字，打開(kāi)的文件句柄或數(shù)據(jù)庫(kù)連接數(shù)目等。要保證多線程消耗的系統(tǒng)資源在系統(tǒng)承受的范圍之內(nèi)。

5. 避免任務(wù)過(guò)載。服務(wù)器應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的承載能力，限制客戶并發(fā)連接的數(shù)目。當(dāng)客戶的連接超過(guò)了限制值，服務(wù)器可以拒絕連接，并進(jìn)行友好提示，或者限制隊(duì)列長(zhǎng)度。

以上這篇Java線程池的幾種實(shí)現(xiàn)方法及常見(jiàn)問(wèn)題解答就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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