根据摩尔定律所说:集成电路上可容纳的晶体管数量每 18 个月翻一番,因此 CPU 上的晶体管数量会越来越多。
但随着时间的推移,集成电路上可容纳的晶体管数量已趋向饱和,摩尔定律也渐渐失效,因此多核 CPU 逐渐变为主流,与之相对应的多线程编程也开始变得普及和流行起来,这当然也是很久之前的事了,对于现在而言多线程编程已经成为程序员必备的职业技能了,那接下来我们就来盘一盘“线程池”这个多线程编程中最重要的话题。
什么是线程池?
线程池(ThreadPool)是一种基于池化思想管理和使用线程的机制。它是将多个线程预先存储在一个“池子”内,当有任务出现时可以避免重新创建和销毁线程所带来性能开销,只需要从“池子”内取出相应的线程执行对应的任务即可。
池化思想在计算机的应用也比较广泛,比如以下这些:
- 内存池(Memory Pooling):预先申请内存,提升申请内存速度,减少内存碎片。
- 连接池(Connection Pooling):预先申请数据库连接,提升申请连接的速度,降低系统的开销。
- 实例池(Object Pooling):循环使用对象,减少资源在初始化和释放时的昂贵损耗。
线程池的优势主要体现在以下 4 点:
- 降低资源消耗:通过池化技术重复利用已创建的线程,降低线程创建和销毁造成的损耗。
- 提高响应速度:任务到达时,无需等待线程创建即可立即执行。
- 提高线程的可管理性:线程是稀缺资源,如果无限制创建,不仅会消耗系统资源,还会因为线程的不合理分布导致资源调度失衡,降低系统的稳定性。使用线程池可以进行统一的分配、调优和监控。
- 提供更多更强大的功能:线程池具备可拓展性,允许开发人员向其中增加更多的功能。比如延时定时线程池ScheduledThreadPoolExecutor,就允许任务延期执行或定期执行。
同时阿里巴巴在其《Java开发手册》中也强制规定:线程资源必须通过线程池提供,不允许在应用中自行显式创建线程。
说明:线程池的好处是减少在创建和销毁线程上所消耗的时间以及系统资源的开销,解决资源不足的问题。如果不使用线程池,有可能造成系统创建大量同类线程而导致消耗完内存或者“过度切换”的问题。
知道了什么是线程池以及为什要用线程池之后,我们再来看怎么用线程池。
线程池使用
线程池的创建方法总共有 7 种,但总体来说可分为 2 类:
- 一类是通过
ThreadPoolExecutor
创建的线程池;
- 另一个类是通过
Executors
创建的线程池。
线程池的创建方式总共包含以下 7 种(其中 6 种是通过 Executors
创建的,1 种是通过 ThreadPoolExecutor
创建的):
- Executors.newFixedThreadPool:创建一个固定大小的线程池,可控制并发的线程数,超出的线程会在队列中等待;
- Executors.newCachedThreadPool:创建一个可缓存的线程池,若线程数超过处理所需,缓存一段时间后会回收,若线程数不够,则新建线程;
- Executors.newSingleThreadExecutor:创建单个线程数的线程池,它可以保证先进先出的执行顺序;
- Executors.newScheduledThreadPool:创建一个可以执行延迟任务的线程池;
- Executors.newSingleThreadScheduledExecutor:创建一个单线程的可以执行延迟任务的线程池;
- Executors.newWorkStealingPool:创建一个抢占式执行的线程池(任务执行顺序不确定)【JDK 1.8 添加】。
- ThreadPoolExecutor:最原始的创建线程池的方式,它包含了 7 个参数可供设置,后面会详细讲。
单线程池的意义从以上代码可以看出 newSingleThreadExecutor 和 newSingleThreadScheduledExecutor 创建的都是单线程池,那么单线程池的意义是什么呢?答:虽然是单线程池,但提供了工作队列,生命周期管理,工作线程维护等功能。
那接下来我们来看每种线程池创建的具体使用。