Chapter8 线程池

8.1 概述

线程池的优势
线程池做的工作只要是控制运行的线程数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量，超出数量的线程排队等候，等其他线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行。
特点
线程复用; 控制最大并发数; 管理线程
- 降低资源消耗
- 提高响应速度
- 提高线程的可管理性

8.2 线程池的使用

架构
Java中的线程池是通过Executor框架实现的，该框架中用到了Executor，Executors，ExecutorService，ThreadPoolExecutor这几个类
- 父接口 Executor
- 子接口 ExecutorService、ScheduledExecutorService
- ExecutorService接口的实现类：ThreadPoolExecutor
- 工具类 Executors
Executors主要方法
- public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：创建指定数量的线程
- public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()：创建单个线程
- public static ExecutorService newCachedThreadPool()：动态创建线程（动态调整线程数）

代码示例

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
//        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3); //三个窗口
//        ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor(); //单个窗口
        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); //三个窗口

        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t办理业务");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

ThreadPoolExecutor 底层原理
三个API源码

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                  threadFactory);
}

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

三个方法的问题
- FixedThreadPool 和 SingleThreadPool:
  允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。
- CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool:
  允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM。

8.3 线程池的参数

ThreadPoolExecutor 构造器源码

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        maximumPoolSize <= 0 ||
        maximumPoolSize < corePoolSize ||
        keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

参数
1. corePoolSize：线程池中的常驻核心线程数
2. maximumPoolSize：线程池中能够容纳同时执行的最大线程数，此值必须大于等于1
3. keepAliveTime：多余的空闲线程的存活时间当前池中线程数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime时，多余线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止
4. unit：keepAliveTime的单位
5. workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务
6. threadFactory：表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程，一般默认的即可
7. handler：拒绝策略，表示当队列满了，并且工作线程大于等于线程池的最大线程数（maximumPoolSize）时如何来拒绝请求执行的runnable的策略

8.4 线程池底层工作原理

在创建了线程池后，开始等待请求。
当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做出如下判断：
1. 如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；
2. 如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列；
3. 如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；
4. 如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。
当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
当一个线程无事可做超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程会判断：
- 如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉。
- 所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到corePoolSize的大小。
8.5 使用线程池
线程池的拒绝策略(4个)
- AbortPolicy()：默认，直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行
- CallerRunsPolicy()：“调用者运行”一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者，从而降低新任务的流量。
- DiscardOldestPolicy()：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加人队列中尝试再次提交当前任务。
- DiscardPolicy()：该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失，这是最好的一种策略。
- 以上内置拒绝策略均实现了RejectedExecutionHandle接口

示例

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(2,5,2L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(3),Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

    try {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadPool.execute(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t办理业务");
            });
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        threadPool.shutdown();
    }
}

这里使用了默认的 AbortPolicy() 策略，总任务数为10，而允许的最大任务数 = maximumPoolSize(5) + workQueue(3) = 8，所以会抛出RejectedExecutionException异常
若使用CallerRunsPolicy() 策略，则会执行8个任务，将剩下的两个退回给main线程（也有可能处理较快，处理了9个，main只处理了一个）
若使用DiscardOldestPolicy()策略，则会抛弃两个时间最长的
若使用DiscardPolicy()策略，则会抛弃两个

在工作中如何使用线程池，是否自定义过线程池
- 获取电脑核数：Runtime.getRuntime().availableProcessors()
- CPU密集型任务：最大线程数(maximumPoolSize)=CPU核心数+1
- IO密集型任务：CPU核心数/（1-阻塞系数）（参考《Java 虚拟机并发编程》2.1节 12页）、

Java笔记 JUC

java juc

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