Java線程池

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一.為什麼要用線程池1.減少了建立和銷毀線程的次數，每個背景工作執行緒都可以被重複利用，可執行多個任務。2.可以根據系統的承受能力，調整線程池中工作線線程的數目，防止因為消耗過多的記憶體，而把伺服器累趴下(每個線程需要大約1MB記憶體，線程開的越多，消耗的記憶體也就越大,最後死機)。Java裡麵線程池的頂級介面是Executor，但是嚴格意義上講Executor並不是一個線程池，而只是一個執行線程的工具。真正的線程池介面是ExecutorService。 二.比較幾個重要的類ExecutorService : 真正的線程池介面。ScheduledExecutorService :  能和Timer/TimerTask類似，解決那些需要任務重複執行的問題。ThreadPoolExecutor : ExecutorService的預設實現。ScheduledThreadPoolExecutor : 繼承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService介面實現，週期性任務調度的類實現。 1. 繼承關係:    ThreadPoolExexutor繼承了AbstractExecutorService    AbstractExecutorService實現了ExecutorService    ExecutorService繼承了Executor 2. ThreadPoolExecutor、AbstractExecutorService、ExecutorService和Executor幾個之間的關係:    Executor是一個頂層介面，在它裡面只聲明了一個方法execute(Runnable)，傳回值為void，參數為Runnable類型，從字面意思可以理解，就是用來執行傳進去的任務的；    然後ExecutorService介面繼承了Executor介面，並聲明了一些方法：submit、invokeAll、invokeAny以及shutDown等；    抽象類別AbstractExecutorService實現了ExecutorService介面，基本實現了ExecutorService中聲明的所有方法；    然後ThreadPoolExecutor繼承了類AbstractExecutorService。  3. ThreadPoolExecutor類中提供的四種構造方法:public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,            BlockingQueue<Runnable> workQueue);    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,            BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory);    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,            BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler);    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,        BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);}  4. 各個參數的含義: corePoolSize：核心池的大小，這個參數跟後面講述的線程池的實現原理有非常大的關係。在建立了線程池後，預設情況下，線程池中並沒有任何線程，而是等待有任務到來才建立線程去執行任務，除非調用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，  從這2個方法的名字就可以看出，是預建立線程的意思，即在沒有任務到來之前就建立corePoolSize個線程或者一個線程。預設情況下，在建立了線程池後，線程池中的線程數為0，當有任務來之後，就會建立一個線程去執行任務，當線程池中的線程數目達到corePoolSize後，就會把到達的任務放到緩衝隊列當中；  maximumPoolSize：線程池最大線程數，這個參數也是一個非常重要的參數，它表示線上程池中最多能建立多少個線程  keepAliveTime：表示線程沒有任務執行時最多保持多久時間會終止。預設情況下，只有當線程池中的線程數大於corePoolSize時，keepAliveTime才會起作用，直到線程池中的線程數不大於corePoolSize，即當線程池中的線程數大於corePoolSize時，  如果一個線程閒置時間達到keepAliveTime，則會終止，直到線程池中的線程數不超過corePoolSize。但是如果調用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，線上程池中的線程數不大於corePoolSize時，keepAliveTime參數也會起作用，直到線程池中的線程數為0；  unit：參數keepAliveTime的時間單位，有7種取值，在TimeUnit類中有7種靜態屬性：    TimeUnit.DAYS;               //天    TimeUnit.HOURS;             //小時    TimeUnit.MINUTES;           //分鐘    TimeUnit.SECONDS;           //秒    TimeUnit.MILLISECONDS;      //毫秒    TimeUnit.MICROSECONDS;      //微妙    TimeUnit.NANOSECONDS;       //納秒  workQueue：一個阻塞隊列，用來儲存等待執行的任務，這個參數的選擇也很重要，會對線程池的運行過程產生重大影響，一般來說，這裡的阻塞隊列有以下幾種選擇      ArrayBlockingQueue：基於數組結構的有界阻塞隊列，按FIFO排序任務；      LinkedBlockingQuene：基於鏈表結構的阻塞隊列，按FIFO排序任務，輸送量通常要高於      SynchronousQuene：一個不儲存元素的阻塞隊列，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於阻塞狀態，輸送量通常要高於ArrayBlockingQuene；      PriorityBlockingQuene：具有優先順序的無界阻塞隊列；  threadFactory：線程工廠，主要用來建立線程；  handler：表示當拒絕處理任務時的策略，有以下四種取值：    ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務並拋出RejectedExecutionException異常。    ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務，但是不拋出異常。    ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然後重新嘗試執行任務（重複此過程）    ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調用線程處理該任務 三.Java內建的四種線程池 newSingleThreadExecutor: 建立固定大小的線程池。每次提交一個任務就建立一個線程，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行異常而結束，那麼線程池會補充一個新線程。 newFixedThreadPool: 建立固定大小的線程池。每次提交一個任務就建立一個線程，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行異常而結束，那麼線程池會補充一個新線程。 newCachedThreadPool: 建立一個可快取的線程池。如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，那麼就會回收部分空閑（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，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於作業系統（或者說JVM）能夠建立的最大線程大小。 newScheduledThreadPool: 建立一個大小無限的線程池。此線程池支援定時以及周期性執行任務的需求 四.線程池的組成部分1.線程池管理器: 建立、銷毀並管理線程池，將背景工作執行緒放入線程池中2.背景工作執行緒: 一個可以迴圈執行任務的線程，在沒有任務時將進行等待3.任務列隊: 提供一種緩衝機制，將沒有處理的任務放在任務隊列中4.任務介面: 是每個任務必須實現的介面，主要用來規定任務的入口、任務執行完後的收尾工作、任務的執行狀態等，背景工作執行緒通過該介面調度任務的執行 五.PoolSize線程池中的核心線程數，當提交一個任務時，線程池建立一個新線程執行任務，直到當前線程數等於corePoolSize；如果當前線程數為corePoolSize，繼續提交的任務被儲存到阻塞隊列中，等待被執行；如果阻塞隊列滿了，那就建立新的線程執行當前任務；直到線程池中的線程數達到maxPoolSize,這時再有任務來，只能執行reject()處理該任務； 六.線程池的狀態(5種)  1、RUNNING：-1 << COUNT_BITS，即高3位為111，該狀態的線程池會接收新任務，並處理阻塞隊列中的任務；  2、SHUTDOWN： 0 << COUNT_BITS，即高3位為000，該狀態的線程池不會接收新任務，但會處理阻塞隊列中的任務；  3、STOP ： 1 << COUNT_BITS，即高3位為001，該狀態的線程不會接收新任務，也不會處理阻塞隊列中的任務，而且會中斷正在啟動並執行任務；  4、TIDYING ： 2 << COUNT_BITS，即高3位為010，該狀態表示線程池對線程進行整理最佳化；  5、TERMINATED： 3 << COUNT_BITS，即高3位為011，該狀態表示線程池停止工作； 七.向線程池提交任務 execute()內部實現1.首次通過workCountof()獲知當前線程池中的線程數，  如果小於corePoolSize, 就通過addWorker()建立線程並執行該任務；　否則，將該任務放入阻塞隊列；2. 如果能成功將任務放入阻塞隊列中,  如果當前線程池是非RUNNING狀態，則將該任務從阻塞隊列中移除，然後執行reject()處理該任務；  如果當前線程池處於RUNNING狀態，則需要再次檢查線程池（因為可能在上次檢查後，有線程資源被釋放），是否有閒置線程；如果有則執行該任務；3、如果不能將任務放入阻塞隊列中,說明阻塞隊列已滿；那麼將通過addWoker()嘗試建立一個新的線程去執行這個任務；如果addWoker()執行失敗，說明線程池中線程數達到maxPoolSize,則執行reject()處理任務；  sumbit()內部實現會將提交的Callable任務會被封裝成了一個FutureTask對象FutureTask類實現了Runnable介面，這樣就可以通過Executor.execute()提交FutureTask到線程池中等待被執行，最終執行的是FutureTask的run方法；比較：兩個方法都可以向線程池提交任務，execute()方法的傳回型別是void，它定義在Executor介面中, 而submit()方法可以返回持有計算結果的Future對象，它定義在ExecutorService介面中，它擴充了Executor介面，其它線程池類像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有這些方法。  總結executor() vs submit():(1)execute()方法實際上是Executor中聲明的方法，在ThreadPoolExecutor進行了具體的實現，這個方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，通過這個方法可以向線程池提交一個任務，交由線程池去執行。(2)submit()方法是在ExecutorService中聲明的方法，在AbstractExecutorService就已經有了具體的實現，在ThreadPoolExecutor中並沒有對其進行重寫，這個方法也是用來向線程池提交任務的，但是它和execute()方法不同，它能夠返回任務執行的結果，去看submit()方法的實現，會發現它實際上還是調用的execute()方法，只不過它利用了Future來擷取任務執行結果。 八.線程池的關閉ThreadPoolExecutor提供了兩個方法，用於線程池的關閉，分別是shutdown()和shutdownNow()，其中：　　 shutdown()：不會立即終止線程池，而是要等所有任務緩衝隊列中的任務都執行完後才終止，但再也不會接受新的任務　　 shutdownNow()：立即終止線程池，並嘗試打斷正在執行的任務，並且清空任務緩衝隊列，返回尚未執行的任務  九.實現

import org.junit.Test;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class TestExecutor {    @Test    public void testSingleThreadExecutorPool() {        ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();        Thread t1 = new MyThread();        Thread t2 = new MyThread();        Thread t3 = new MyThread();        Thread t4 = new MyThread();        Thread t5 = new MyThread();        pool.execute(t1);        pool.execute(t2);        pool.execute(t3);        pool.execute(t4);        pool.execute(t5);        pool.shutdown();        /*         pool-1-thread-1正在執行...         pool-1-thread-1正在執行...         pool-1-thread-1正在執行...         pool-1-thread-1正在執行...         pool-1-thread-1正在執行...         */    }    @Test    public void testFixThreadExecutorPool() {        //建立一個可重用固定線程數的線程池        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);        //建立實現了Runnable介面對象，Thread對象當然也實現了Runnable介面        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行        pool.execute(t1);        pool.execute(t2);        pool.execute(t3);        pool.execute(t4);        pool.execute(t5);        //關閉線程池        pool.shutdown();        /*         *pool-1-thread-1正在執行...         *pool-1-thread-2正在執行...         *pool-1-thread-1正在執行...         *pool-1-thread-2正在執行...         *pool-1-thread-1正在執行...         */    }    @Test    public void testCachedThreadExecutorPool() {        //建立一個可重用固定線程數的線程池        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();        //建立實現了Runnable介面對象，Thread對象當然也實現了Runnable介面        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行        pool.execute(t1);        pool.execute(t2);        pool.execute(t3);        pool.execute(t4);        pool.execute(t5);        //關閉線程池        pool.shutdown();        /*         pool-1-thread-1正在執行...         pool-1-thread-2正在執行...         pool-1-thread-1正在執行...         pool-1-thread-3正在執行...         pool-1-thread-1正在執行...         */    }    @Test    public void testScheduledThreadPoolExecutor() {        ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間就觸發異常            public void run() {                System.out.println("================");            }        }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間列印系統時間，證明兩者是互不影響的            public void run() {                System.out.println(System.nanoTime());            }        }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);    }    /**     ================     440697961331385     440699965178923     440701962726589     ================     440703964380898     440705963957505     ================     440707961439581     440709966042376     440711964335904     ================     */}

　　

          

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