JAVA线程池原理实例详解
作者:冬瓜蔡
本文实例讲述了JAVA线程池原理。分享给大家供大家参考,具体如下:
线程池的优点
1、线程是稀缺资源,使用线程池可以减少创建和销毁线程的次数,每个工作线程都可以重复使用。
2、可以根据系统的承受能力,调整线程池中工作线程的数量,防止因为消耗过多内存导致服务器崩溃。
线程池的创建
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler)
- corePoolSize:线程池核心线程数量
- maximumPoolSize:线程池最大线程数量
- keepAliverTime:当活跃线程数大于核心线程数时,空闲的多余线程最大存活时间
- unit:存活时间的单位
- workQueue:存放任务的队列
- handler:超出线程范围和队列容量的任务的处理程序
线程池的实现原理
提交一个任务到线程池中,线程池的处理流程如下:
1、判断线程池里的核心线程是否都在执行任务,如果不是(核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建)则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务,则进入下个流程。
2、线程池判断工作队列是否已满,如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了,则进入下个流程。
3、判断线程池里的线程是否都处于工作状态,如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务。
线程池的源码解读
1、ThreadPoolExecutor的execute()
方法
public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); //如果线程数大于等于基本线程数或者线程创建失败,将任务加入队列 if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {//线程池处于运行状态并且加入队列成功 if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) { if (runState != RUNNING || poolSize == 0) ensureQueuedTaskHandled(command); }//线程池不处于运行状态或者加入队列失败,则创建线程(创建的是非核心线程) else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))//创建线程失败,则采取阻塞处理的方式 reject(command); // is shutdown or saturated } }
2、创建线程的方法:addIfUnderCorePoolSize(command)
private boolean addIfUnderCorePoolSize(Runnable firstTask) { Thread t = null; final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { if (poolSize < corePoolSize && runState == RUNNING) t = addThread(firstTask); } finally { mainLock.unlock(); } if (t == null) return false; t.start(); return true; }
我们重点来看第7行:
private Thread addThread(Runnable firstTask) { Worker w = new Worker(firstTask); Thread t = threadFactory.newThread(w); if (t != null) { w.thread = t; workers.add(w); int nt = ++poolSize; if (nt > largestPoolSize) largestPoolSize = nt; } return t; }
这里将线程封装成工作线程worker,并放入工作线程组里,worker类的方法run方法:
public void run() { try { Runnable task = firstTask; firstTask = null; while (task != null || (task = getTask()) != null) { runTask(task); task = null; } } finally { workerDone(this); } }
worker在执行完任务后,还会通过getTask方法循环获取工作队里里的任务来执行。
我们通过一个程序来观察线程池的工作原理:
1、创建一个线程
public class ThreadPoolTest implements Runnable { @Override public void run() { try { Thread.sleep(300); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
2、线程池循环运行16个线程:
public static void main(String[] args) { LinkedBlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(5); ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 60, TimeUnit.SECONDS, queue); for (int i = 0; i < 16 ; i++) { threadPool.execute( new Thread(new ThreadPoolTest(), "Thread".concat(i + ""))); System.out.println("线程池中活跃的线程数: " + threadPool.getPoolSize()); if (queue.size() > 0) { System.out.println("----------------队列中阻塞的线程数" + queue.size()); } } threadPool.shutdown(); }
执行结果:
线程池中活跃的线程数: 1
线程池中活跃的线程数: 2
线程池中活跃的线程数: 3
线程池中活跃的线程数: 4
线程池中活跃的线程数: 5
线程池中活跃的线程数: 5
----------------队列中阻塞的线程数1
线程池中活跃的线程数: 5
----------------队列中阻塞的线程数2
线程池中活跃的线程数: 5
----------------队列中阻塞的线程数3
线程池中活跃的线程数: 5
----------------队列中阻塞的线程数4
线程池中活跃的线程数: 5
----------------队列中阻塞的线程数5
线程池中活跃的线程数: 6
----------------队列中阻塞的线程数5
线程池中活跃的线程数: 7
----------------队列中阻塞的线程数5
线程池中活跃的线程数: 8
----------------队列中阻塞的线程数5
线程池中活跃的线程数: 9
----------------队列中阻塞的线程数5
线程池中活跃的线程数: 10
----------------队列中阻塞的线程数5
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task Thread[Thread15,5,main] rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@232204a1[Running, pool size = 10, active threads = 10, queued tasks = 5, completed tasks = 0]
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2047)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:823)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1369)
at test.ThreadTest.main(ThreadTest.java:17)
从结果可以观察出:
1、创建的线程池具体配置为:核心线程数量为5个;全部线程数量为10个;工作队列的长度为5。
2、我们通过queue.size()
的方法来获取工作队列中的任务数。
3、运行原理:
刚开始都是在创建新的线程,达到核心线程数量5个后,新的任务进来后不再创建新的线程,而是将任务加入工作队列,任务队列到达上线5个后,新的任务又会创建新的普通线程,直到达到线程池最大的线程数量10个,后面的任务则根据配置的饱和策略来处理。我们这里没有具体配置,使用的是默认的配置AbortPolicy:直接抛出异常。
当然,为了达到我需要的效果,上述线程处理的任务都是利用休眠导致线程没有释放!!!
RejectedExecutionHandler:饱和策略
当队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须对新提交的任务采用一种特殊的策略来进行处理。这个策略默认配置是AbortPolicy,表示无法处理新的任务而抛出异常。JAVA提供了4中策略:
1、AbortPolicy:直接抛出异常
2、CallerRunsPolicy:只用调用所在的线程运行任务
3、DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务。
4、DiscardPolicy:不处理,丢弃掉。
我们现在用第四种策略来处理上面的程序:
public static void main(String[] args) { LinkedBlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3); RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy(); ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, queue,handler); for (int i = 0; i < 9 ; i++) { threadPool.execute( new Thread(new ThreadPoolTest(), "Thread".concat(i + ""))); System.out.println("线程池中活跃的线程数: " + threadPool.getPoolSize()); if (queue.size() > 0) { System.out.println("----------------队列中阻塞的线程数" + queue.size()); } } threadPool.shutdown(); }
执行结果:
线程池中活跃的线程数: 1
线程池中活跃的线程数: 2
线程池中活跃的线程数: 2
----------------队列中阻塞的线程数1
线程池中活跃的线程数: 2
----------------队列中阻塞的线程数2
线程池中活跃的线程数: 2
----------------队列中阻塞的线程数3
线程池中活跃的线程数: 3
----------------队列中阻塞的线程数3
线程池中活跃的线程数: 4
----------------队列中阻塞的线程数3
线程池中活跃的线程数: 5
----------------队列中阻塞的线程数3
线程池中活跃的线程数: 5
----------------队列中阻塞的线程数3
这里采用了丢弃策略后,就没有再抛出异常,而是直接丢弃。在某些重要的场景下,可以采用记录日志或者存储到数据库中,而不应该直接丢弃。
设置策略有两种方式:
1、
RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy(); ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, queue,handler);
2、
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, queue); threadPool.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。