理解Java线程池ThreadPoolExecutor

简介: 介绍一下Java线程池ThreadPoolExecutor

在Java的线程池的使用会有比较多的地方,有比较多的应用场景,介绍一下Java线程池ThreadPoolExecutor。

线程是一个操作系统概念。操作系统负责这个线程的创建、挂起、运行、阻塞和终结操作。而操作系统创建线程、切换线程状态、终结线程都要进行CPU调度----这是一个耗费时间和系统资源的事情。

大多数实际场景中是这样的:处理某一次请求的时间是非常短暂的,但是请求数量是巨大的。这种背景下,如果我们为每一个请求都单独创建一个线程,那么物理机的所有资源基本上都被操作系统创建线程、切换线程状态、销毁线程这些操作所占用,用于业务请求处理的资源反而减少了。所以最理想的处理方式是,将处理请求的线程数量控制在一个范围,既保证后续的请求不会等待太长时间,又保证物理机将足够的资源用于请求处理本身。

1.ThreadPoolExecutor类

二话不多说,来看一下ThreadPoolExecutor类的具体实现源码。

继承抽象类AbstractExecutorService,它实现了ExecutorService 接口

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService{····}
public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {····}
public interface ExecutorService extends Executor {····}
public interface Executor {····}

ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造方法:

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             threadFactory, defaultHandler);
    }
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), handler);
    }
    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.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

构造函数中需要传入的参数包括corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、timeUnit、workQueue、threadFactory和handler。

corePoolSize:线程池主要用于执行任务的是核心线程数量。默认情况下,在创建了线程池后,线程池中的线程数为0,当有任务来之后,就会创建一个线程去执行任务,当线程池中的线程数目达到corePoolSize后,就会把到达的任务放到缓存队列当中。


非核心线程:设置的大于corePoolSize参数小于maximumPoolSize参数的部分,就是线程池可以临时创建的“非核心线程”的最大数量。这种情况下如果某个线程没有运行任何任务,在等待keepAliveTime时间后,这个线程将会被销毁,直到线程池的线程数量重新达到corePoolSize。


maximumPoolSize:当前线程池允许创建的最大线程数量。那么如果设置的corePoolSize参数和设置的maximumPoolSize参数一致时,线程池在任何情况下都不会回收空闲线程。keepAliveTime和timeUnit也就失去了意义。


keepAliveTime:线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下,只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时,keepAliveTime才会起作用,直到线程池中的线程数不大于corePoolSize,即当线程池中的线程数大于corePoolSize时,如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime,则会终止,直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法,在线程池中的线程数不大于corePoolSize时,keepAliveTime参数也会起作用,直到线程池中的线程数为0。


timeUnit:参数keepAliveTime的时间单位。


workQueue:一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务。一般来说,这里的阻塞队列有以下几种选择:ArrayBlockingQueue,LinkedBlockingQueue,SynchronousQueue。


threadFactory:线程工厂,主要用来创建线程。


handler:表示当拒绝处理任务时的策略。有以下四种取值:

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:也是丢弃任务,但是不抛出异常

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:丢弃队列最前面的任务,然后重新尝试执行任务(重复此过程)

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy:由调用线程处理该任务

2.线程池实现原理

(1)任务的执行

先来看一下ThreadPoolExecutor类中其他的一些比较重要成员变量:

private final BlockingQueue<Runnable> workQueue; //任务缓存队列,用来存放等待执行的任务
private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock(); //线程池的主要状态锁,对线程池状态(比如线程池大小,runState等)的改变都要使用这个锁
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>(); //用来存放工作集
private volatile long  keepAliveTime; //线程存活时间   
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut; //是否允许为核心线程设置存活时间
private volatile int   corePoolSize;  //核心池的大小(即线程池中的线程数目大于这个参数时,提交的任务会被放进任务缓存队列)
private volatile int   maximumPoolSize;  //线程池最大能容忍的线程数
private volatile int   poolSize; //线程池中当前的线程数
private volatile RejectedExecutionHandler handler; //任务拒绝策略
private volatile ThreadFactory threadFactory; //线程工厂,用来创建线程
private int largestPoolSize; //用来记录线程池中曾经出现过的最大线程数
private long completedTaskCount; //用来记录已经执行完毕的任务个数

在ThreadPoolExecutor类中,最核心的任务提交方法是execute()方法,虽然通过submit也可以提交任务,但是实际上submit方法里面最终调用的还是execute()方法,所以我们只需要研究execute()方法的实现原理即可:

    public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        /*
         * Proceed in 3 steps:
         *
         * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
         * start a new thread with the given command as its first
         * task.  The call to addWorker atomically checks runState and
         * workerCount, and so prevents false alarms that would add
         * threads when it shouldn't, by returning false.
         *
         * 2. If a task can be successfully queued, then we still need
         * to double-check whether we should have added a thread
         * (because existing ones died since last checking) or that
         * the pool shut down since entry into this method. So we
         * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
         * stopped, or start a new thread if there are none.
         *
         * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
         * thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated
         * and so reject the task.
         */
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

·····························································································

<未完待续>



相关文章
|
1月前
|
安全 Java 测试技术
Java并行流陷阱:为什么指定线程池可能是个坏主意
本文探讨了Java并行流的使用陷阱,尤其是指定线程池的问题。文章分析了并行流的设计思想,指出了指定线程池的弊端,并提供了使用CompletableFuture等替代方案。同时,介绍了Parallel Collector库在处理阻塞任务时的优势和特点。
|
4月前
|
Java 调度 数据库
Java并发编程:深入理解线程池
在Java并发编程的海洋中,线程池是一艘强大的船,它不仅提高了性能,还简化了代码结构。本文将带你潜入线程池的深海,探索其核心组件、工作原理及如何高效利用线程池来优化你的并发应用。
|
4月前
|
存储 监控 Java
Java多线程优化:提高线程池性能的技巧与实践
Java多线程优化:提高线程池性能的技巧与实践
129 1
|
4月前
|
安全 Java 数据库
一天十道Java面试题----第四天(线程池复用的原理------>spring事务的实现方式原理以及隔离级别)
这篇文章是关于Java面试题的笔记,涵盖了线程池复用原理、Spring框架基础、AOP和IOC概念、Bean生命周期和作用域、单例Bean的线程安全性、Spring中使用的设计模式、以及Spring事务的实现方式和隔离级别等知识点。
|
4月前
|
存储 监控 安全
一天十道Java面试题----第三天(对线程安全的理解------>线程池中阻塞队列的作用)
这篇文章是Java面试第三天的笔记,讨论了线程安全、Thread与Runnable的区别、守护线程、ThreadLocal原理及内存泄漏问题、并发并行串行的概念、并发三大特性、线程池的使用原因和解释、线程池处理流程,以及线程池中阻塞队列的作用和设计考虑。
|
19天前
|
存储 监控 小程序
Java中的线程池优化实践####
本文深入探讨了Java中线程池的工作原理,分析了常见的线程池类型及其适用场景,并通过实际案例展示了如何根据应用需求进行线程池的优化配置。文章首先介绍了线程池的基本概念和核心参数,随后详细阐述了几种常见的线程池实现(如FixedThreadPool、CachedThreadPool、ScheduledThreadPool等)的特点及使用场景。接着,通过一个电商系统订单处理的实际案例,分析了线程池参数设置不当导致的性能问题,并提出了相应的优化策略。最终,总结了线程池优化的最佳实践,旨在帮助开发者更好地利用Java线程池提升应用性能和稳定性。 ####
|
16天前
|
监控 Java 开发者
深入理解Java中的线程池实现原理及其性能优化####
本文旨在揭示Java中线程池的核心工作机制,通过剖析其背后的设计思想与实现细节,为读者提供一份详尽的线程池性能优化指南。不同于传统的技术教程,本文将采用一种互动式探索的方式,带领大家从理论到实践,逐步揭开线程池高效管理线程资源的奥秘。无论你是Java并发编程的初学者,还是寻求性能调优技巧的资深开发者,都能在本文中找到有价值的内容。 ####
|
1月前
|
监控 安全 Java
在 Java 中使用线程池监控以及动态调整线程池时需要注意什么?
【10月更文挑战第22天】在进行线程池的监控和动态调整时,要综合考虑多方面的因素,谨慎操作,以确保线程池能够高效、稳定地运行,满足业务的需求。
112 38
|
23天前
|
存储 缓存 监控
Java中的线程池深度解析####
本文深入探讨了Java并发编程中的核心组件——线程池,从其基本概念、工作原理、核心参数解析到应用场景与最佳实践,全方位剖析了线程池在提升应用性能、资源管理和任务调度方面的重要作用。通过实例演示和性能对比,揭示合理配置线程池对于构建高效Java应用的关键意义。 ####
|
1月前
|
Prometheus 监控 Cloud Native
JAVA线程池监控以及动态调整线程池
【10月更文挑战第22天】在 Java 中,线程池的监控和动态调整是非常重要的,它可以帮助我们更好地管理系统资源,提高应用的性能和稳定性。
94 4
下一篇
DataWorks