詳解Java線程池的使用及工作原理

更新時間：2021年05月28日 16:30:27 作者：小海子l

在日常開發(fā)過程中總是以單線程的思維去編碼,沒有考慮到在多線程狀態(tài)下的運行狀況.由此引發(fā)的結果就是請求過多,應用無法響應.為了解決請求過多的問題,又衍生出了線程池的概念.本文記錄了Java中線程池的使用及工作原理,需要的朋友可以參考下

一、什么是線程池？

線程池是一種用于實現計算機程序并發(fā)執(zhí)行的軟件設計模式。線程池維護多個線程，等待由調度程序分配任務以并發(fā)執(zhí)行，該模型提高了性能，并避免了由于為短期任務頻繁創(chuàng)建和銷毀線程而導致的執(zhí)行延遲。

二、線程池要解決什么問題？

說到線程池就一定要從線程的生命周期講起。

在這里插入圖片描述

從圖中可以了解無論任務執(zhí)行多久，每個線程都要經歷從生到死的狀態(tài)。而使用線程池就是為了避免線程的重復創(chuàng)建，從而節(jié)省了線程的New至Runnable， Running至Terminated的時間；同時也會復用線程，最小化的節(jié)省系統資源，于此同時提高了響應速度。

三、線程池的使用

線程池的創(chuàng)建

使用ThreadPoolExecutor并配置7個參數完成線程池的創(chuàng)建

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize：線程池中核心線程的最大值
maximumPoolSize：線程池中最大線程數
keepAliveTime：非核心線程空閑的存活時間大小
unit：keepAliveTime的單位，常用的有秒、分鐘、小時等
workQueue：阻塞隊列類型
threadFactory：線程工廠，用于配置線程的名稱，是否為守護線程等
handler：線程池的拒絕策略

四、常用阻塞隊列

ArrayBlockingQueue

底層基于數組的實現的有界阻塞隊列

LinkedBlockingQueue

底層基于單鏈表的阻塞隊列，可配置容量，不配置容量默認為Integer.MAX_VALUE

五、線程工廠

在《阿里巴巴Java開發(fā)手冊》中強制要求指定線程的名稱

在這里插入圖片描述

由于工作是使用hutool比較多，里面也包含對ThreadFactory的封裝，可以很方便的指定名稱

ThreadFactory threadFactory = ThreadFactoryBuilder.create().setNamePrefix("myThread-").build();

六、拒絕策略

當線程池內工作線程數大于maximumPoolSize時，線程就不再接受任務，執(zhí)行對應的拒絕策略；目前支持的拒絕策略有四種：

1.AbortPolicy（默認）：丟棄任務并拋出RejectedExecutionException異常

2.CallerRunsPolicy：由調用者處理

3.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列中最前面的任務，并重新入隊列

4.DiscardPolicy：丟棄任務但不拋出異常

七、線程池的執(zhí)行邏輯

// 創(chuàng)建線程工廠
ThreadFactory threadFactory = ThreadFactoryBuilder.create().setNamePrefix("myThread-").build();
// 創(chuàng)建線程池
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 10, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(100), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

八、execute()方法

// 組合值；保存了線程池的工作狀態(tài)和工作線程數
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));

public void execute(Runnable command) {
    	// 任務為空 拋出NPE
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        // 獲取線程池狀態(tài)
        int c = ctl.get();
        // 如果工作線程數小于核心線程數就創(chuàng)建新線程
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        // 如果線程池處于Running狀態(tài)，就把任務放在隊列尾部
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            // 重新檢查線程池狀態(tài)
            int recheck = ctl.get();
            // 如果線程池不是Running狀態(tài)，就移除剛才添加的任務，并執(zhí)行拒絕策略
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            // 是Running狀態(tài)，就添加線程
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        // 添加任務失敗，執(zhí)行拒絕策略
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }
// addWorker()完成線程的創(chuàng)建