线程池ThreadPoolExecutor基础介绍

见贤思齐

线程池 ThreadPoolExecutor 基础介绍 369 什么是线程？线程是指进程中的一个执行流程，一个进程中可以运行多个线程。比如 java.exe 进程中可以运行很多线程。线程总是属于某个进程，线程没有自己的虚拟地址空间，与进程内的其他线程一起共享分配给该进程的所有资源。线程在执行过程中与进程是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。线程是进程的一个实体，是 CPU 调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。在 JAVA 中，线程是 java.lang.Thread 类的一个实例。JAVA 中线程创建的方式？继承 Thread，并重写 run 方法。实现 Runnable，并重写 run 方法。实现 Callable 接口。什么是线程池？为什么要使用线程池？线程池，顾名思义，存放线程的池子。线程是比较稀缺的资源，被无限创建的话，会大量消耗系统资源，降低系统的稳定性。JAVA 中的线程池，可以对线程进行统一的管理。在并发环境下，系统不能够确定在任意时刻中，执行多少任务，投入多少资源。这种不确定性可能会带来一些问题：频繁的创建，删除线程，会带来一定的性能损耗。线程无限创建，可能带来资源耗尽的风险。线程随意的创建，删除。可能会导致系统的不稳定。线程池解决的核心问题就是资源管理问题。使用线程池的优点：降低资源损耗。通过复用已经创建的线程，来降低线程创建销毁带来的消耗。提高响应速度。当接到任务时，减免了原本需要创建线程所消耗的时间。提高了线程的可管理性。线程由线程池统一管理，调度。合理的使用线程池，能够避免线程的随意创建销毁，增加系统稳定性，控制线程数量，也可以避免资源耗尽的风险。JAVA 中线程池的继承关系图Executor 接口是线程框架最基础的部分，该接口只定义一个用于执行 Runnable 的 execute 方法，用来分离任务的提交和任务的执行。ExecutorService 接口继承了 Executor，在其基础上做了 submit()， shutdown()， invokeAll() 等方法的扩展，算是真正意义上的线程池接口。AbstractExecutorService 抽象类实现了 ExecutorService 中的部分方法，如部分的 submit()， invokeAll()方法。ThreadPoolExecutor 是线程池的核心实现类，用来执行被提交的任务。ScheduledExecutorService 接口继承了 ExecutorService 接口，提供了一些延时执行的方法。ScheduledThreadPoolExecutor 是一个实现类，可以在给定一个延时后运行命令，或者定时执行命令。从继承图可以看出，ExecutorService 是线程池的一个比较核心的接口类。该类里面继承了和定义了一些具体的方法：void execute(Runnable command); 执行 Runnable 类型的任务。Future submit(Runnable/Callable task); 用来提交 Runnable/Callable 任务，并返回该任务的 Future 对象。void shutdown(); 在完成已经提交的任务后，关闭。不再接收新的任务。List shutdownNow(); 停止所有正在执行的任务，同时不再接收新的任务。boolean isTerminated(); 判断是否所有的任务都已经执行完成了。boolean isShutdown(); 判断 ExecutorService 是否被关闭。List invokeAll(Collection tasks); 执行指定的任务集合，执行完成后返回结果。T invokeAny(Collection tasks); 执行指定的任务集合，任意一个任务执行完成，返回结果，其他任务终止。线程池核心实现类之一：ThreadPoolExecutorpublic ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  int maximumPoolSize,  long keepAliveTime,  TimeUnit unit,  BlockingQueue workQueue,  ThreadFactory threadFactory,  RejectedExecutionHandler handler) {    if (corePoolSize  SHUTDOWN。线程池处于 SUTDOWN 状态时，线程池不再接收新任务，可以继续完成已经收到的任务。STOP：调用线程池的 shutdownNow() 接口，线程池状态会从 RUNNING/SHUTDOWN -> STOP 。线程池处于 STOP 状态时，线程池不再接收新任务，也不会继续完成已经收到的任务，并中断正在执行的任务。TIDYING：当线程池在 SHUTDOWN 状态下，阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时，就会由 SHUTDOWN -> TIDYING；当线程池在 STOP 状态下，线程池中执行的任务为空时，就会由 STOP -> TIDYING。当所有的任务已终止，ctl 记录的”任务数量”为 0，线程池会变为 TIDYING 状态。当线程池变为 TIDYING 状态时，会执行钩子函数 terminated()。terminated() 在ThreadPoolExecutor 类中是空的，若用户想在线程池变为 TIDYING 时，进行相应的处理；可以通过重载 terminated() 函数来实现。TERMINATED：线程池在 TIDYING 状态下，执行过 terminated() 之后，从 TIDYING -> TERMINATED 状态。线程池彻底终止就变成了 TERMINATED 状态。进入 TERMINATED 状态的条件：(1) 线程池不在 RUNNING；(2) 线程池状态不在 TIDYING/TERMINATED；(3) 线程池的状态是 SHUTDOWN，并且阻塞队列为空时。(4) workerCount=0；(5) 设置 TIDYING 成功。线程池的工作原理如果当前线程数量少于 corePoolSize 时，新来任务时会获取全局锁创建新的线程；当前线程数量等于或多余 corePoolSize 时，新来任务时则会被加到 BlockingQueue；如果 BlockingQueue 已经满了，则会创建新的线程来处理任务；新创建线程时，如果线程总数即将超过 maximumPoolSize，则当前任务则会被拒绝。学习总结本次主要以线程为切入点，并抛砖引玉以提出问题的方式，去学习 JAVA 中 Executor 接口的继承关系，了解到了线程池的核心实现类 ThreadPoolExecutor 的所有参数都是什么含义，学习了四种线程拒绝策略，在不同的业务场景中该如何使用。通过线程池的一些重要属性学习到了线程池的状态流转机制。进一步了解了线程池的工作原理，真正的知道了线程池的优缺点，以及在什么业务场景下再去使用线程池。后续会继续学习线程池的相关方法和线程池线程的复用原理。让线程池在业务中能够更合理的使用。参考文献JAVA多线程与线程池技术详解