【小家java】Java线程池之---ForkJoinPool线程池的使用以及原理(下)

简介: 【小家java】Java线程池之---ForkJoinPool线程池的使用以及原理(下)

ForkJoinPool的commonPool相关参数配置


commonPool是ForkJoinPool内置的一个线程池对象,JDK8里有些都是使用它的。他怎么来的呢?具体源码为ForkJoinPool的静态方法:makeCommonPool


   private static ForkJoinPool makeCommonPool() {
        int parallelism = -1;
        ForkJoinWorkerThreadFactory factory = null;
        UncaughtExceptionHandler handler = null;
        try {  // ignore exceptions in accessing/parsing properties
            String pp = System.getProperty
                ("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism");
            String fp = System.getProperty
                ("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.threadFactory");
            String hp = System.getProperty
                ("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.exceptionHandler");
            if (pp != null)
                parallelism = Integer.parseInt(pp);
            if (fp != null)
                factory = ((ForkJoinWorkerThreadFactory)ClassLoader.
                           getSystemClassLoader().loadClass(fp).newInstance());
            if (hp != null)
                handler = ((UncaughtExceptionHandler)ClassLoader.
                           getSystemClassLoader().loadClass(hp).newInstance());
        } catch (Exception ignore) {
        }
        if (factory == null) {
            if (System.getSecurityManager() == null)
                factory = defaultForkJoinWorkerThreadFactory;
            else // use security-managed default
                factory = new InnocuousForkJoinWorkerThreadFactory();
        }
        if (parallelism < 0 && // default 1 less than #cores
            (parallelism = Runtime.getRuntime().availableProcessors() - 1) <= 0)
            parallelism = 1;
        if (parallelism > MAX_CAP)
            parallelism = MAX_CAP;
        return new ForkJoinPool(parallelism, factory, handler, LIFO_QUEUE,
                                "ForkJoinPool.commonPool-worker-");
    }


参数解释 以及自定义commonPool的参数

通过代码指定,必须得在commonPool初始化之前(parallel的stream被调用之前,一般可在系统启动后设置)注入进去,否则无法生效。

通过启动参数指定无此限制,较为安全


   parallelism(即配置线程池个数)

   可以通过java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism进行配置,最大值不能超过MAX_CAP,即32767.


static final int MAX_CAP = 0x7fff; //32767


如果没有指定,则默认为Runtime.getRuntime().availableProcessors() - 1.

自定义:代码指定(必须得在commonPool初始化之前注入进去,否则无法生效)


System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism", "8");
// 或者启动参数指定
-Djava.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism=8


   threadFactory:默认为defaultForkJoinWorkerThreadFactory,没有securityManager的话。


   exceptionHandler:如果没有设置,默认为null


   WorkQueue:控制是FIFO还是LIFO

   ForkJoinPool 的每个工作线程都维护着一个工作队列(WorkQueue),这是一个双端队列(Deque),里面存放的对象是任务(ForkJoinTask)。

   每个工作线程在运行中产生新的任务(通常是因为调用了 fork())时,会放入工作队列的队尾,并且工作线程在处理自己的工作队列时,使用的是 LIFO 方式,也就是说每次从队尾取出任务来执行。

   每个工作线程在处理自己的工作队列同时,会尝试窃取一个任务(或是来自于刚刚提交到 pool的任务,或是来自于其他工作线程的工作队列),窃取的任务位于其他线程的工作队列的队首,也就是说工作线程在窃取其他工作线程的任务时,使用的是 FIFO 方式。


  queue capacity:队列容量


继续介绍


创建了ForkJoinPool实例之后,就可以调用ForkJoinPool的submit(ForkJoinTask task) 或invoke(ForkJoinTask task)方法来执行指定任务了。

其中ForkJoinTask代表一个可以并行、合并的任务。ForkJoinTask是一个抽象类,它还有两个抽象子类:RecusiveAction和RecusiveTask。

其中RecusiveTask代表有返回值的任务,

而RecusiveAction代表没有返回值的任务。


image.png


它同ThreadPoolExecutor一样,也实现了Executor和ExecutorService接口。它使用了一个无限队列来保存需要执行的任务,而线程的数量则是通过构造函数传入,如果没有向构造函数中传入希望的线程数量,那么当前计算机可用的CPU数量会被设置为线程数量作为默认值。


ForkJoinPool主要用来使用分治法(Divide-and-Conquer Algorithm)来解决问题。典型的应用比如快速排序算法。


这里的要点在于,ForkJoinPool需要使用相对少的线程来处理大量的任务。


比如要对1000万个数据进行排序,那么会将这个任务分割成两个500万的排序任务和一个针对这两组500万数据的合并任务。以此类推,对于500万的数据也会做出同样的分割处理,到最后会设置一个阈值来规定当数据规模到多少时,停止这样的分割处理。比如,当元素的数量小于10时,会停止分割,转而使用插入排序对它们进行排序。


那么到最后,所有的任务加起来会有大概2000000+个。问题的关键在于,对于一个任务而言,只有当它所有的子任务完成之后,它才能够被执行。


所以当使用ThreadPoolExecutor时,使用分治法会存在问题,因为ThreadPoolExecutor中的线程无法像任务队列中再添加一个任务并且在等待该任务完成之后再继续执行。而使用ForkJoinPool时,就能够让其中的线程创建新的任务,并挂起当前的任务,此时线程就能够从队列中选择子任务执行。


使用ThreadPoolExecutor或者ForkJoinPool,会有什么性能的差异呢?


使用ForkJoinPool能够使用数量有限的线程来完成非常多的具有父子关系的任务,比如使用4个线程来完成超过200万个任务。但是,使用ThreadPoolExecutor时,是不可能完成的,因为ThreadPoolExecutor中的Thread无法选择优先执行子任务,需要完成200万个具有父子关系的任务时,也需要200万个线程,显然这是不可行的。


这就是工作窃取模式的优点


总结


在了解了 Fork/Join Framework 的工作原理之后,相信很多使用上的注意事项就可以从原理中找到原因。例如:为什么在 ForkJoinTask 里最好不要存在 I/O 等会阻塞线程的行为?,这个各位读者可以思考思考了


还有一些延伸阅读的内容,在此仅提及一下:


1.ForkJoinPool 有一个 Async Mode ,效果是工作线程在处理本地任务时也使用 FIFO 顺序。这种模式下的 ForkJoinPool 更接近于是一个消息队列,而不是用来处理递归式的任务。


2.在需要阻塞工作线程时,可以使用 ManagedBlocker。


3.Java 1.8 新增加的 CompletableFuture 类可以实现类似于 Javascript 的 promise-chain,内部就是使用 ForkJoinPool 来实现的。


彩蛋


人们之所以总是忘记使用标准的 Java 对象是因为缺少一个足够装逼的名字(译注:类似于 Java Bean 这样的名字)。因此,在准备2000年的演讲时,Rebecca Parsons,Josh Mackenzie 和我给他们起了一个名字叫做 POJO (平淡无奇的 Java 对象)。


有些东西,有些技术如果没有一个够装逼的名字,也是很难被人们记住的。。。吼吼吼





相关文章
|
30天前
|
监控 Kubernetes Java
阿里面试:5000qps访问一个500ms的接口,如何设计线程池的核心线程数、最大线程数? 需要多少台机器?
本文由40岁老架构师尼恩撰写,针对一线互联网企业的高频面试题“如何确定系统的最佳线程数”进行系统化梳理。文章详细介绍了线程池设计的三个核心步骤:理论预估、压测验证和监控调整,并结合实际案例(5000qps、500ms响应时间、4核8G机器)给出具体参数设置建议。此外,还提供了《尼恩Java面试宝典PDF》等资源,帮助读者提升技术能力,顺利通过大厂面试。关注【技术自由圈】公众号,回复“领电子书”获取更多学习资料。
|
6天前
|
安全 Java 开发者
【JAVA】封装多线程原理
Java 中的多线程封装旨在简化使用、提高安全性和增强可维护性。通过抽象和隐藏底层细节,提供简洁接口。常见封装方式包括基于 Runnable 和 Callable 接口的任务封装,以及线程池的封装。Runnable 适用于无返回值任务,Callable 支持有返回值任务。线程池(如 ExecutorService)则用于管理和复用线程,减少性能开销。示例代码展示了如何实现这些封装,使多线程编程更加高效和安全。
|
6天前
|
存储 算法 Java
【JAVA】生成accessToken原理
在Java中,生成accessToken用于身份验证和授权,确保合法用户访问受保护资源。流程包括:1. 身份验证(如用户名密码、OAuth 2.0);2. 生成唯一且安全的令牌;3. 设置令牌有效期并存储;4. 客户端传递令牌,服务器验证其有效性。常见场景为OAuth 2.0协议,涉及客户端注册、用户授权、获取授权码和换取accessToken。示例代码展示了使用Apache HttpClient库模拟OAuth 2.0获取accessToken的过程。
|
9天前
|
安全 Java C#
Unity多线程使用(线程池)
在C#中使用线程池需引用`System.Threading`。创建单个线程时,务必在Unity程序停止前关闭线程(如使用`Thread.Abort()`),否则可能导致崩溃。示例代码展示了如何创建和管理线程,确保在线程中执行任务并在主线程中处理结果。完整代码包括线程池队列、主线程检查及线程安全的操作队列管理,确保多线程操作的稳定性和安全性。
|
1月前
|
监控 Java
java异步判断线程池所有任务是否执行完
通过上述步骤,您可以在Java中实现异步判断线程池所有任务是否执行完毕。这种方法使用了 `CompletionService`来监控任务的完成情况,并通过一个独立线程异步检查所有任务的执行状态。这种设计不仅简洁高效,还能确保在大量任务处理时程序的稳定性和可维护性。希望本文能为您的开发工作提供实用的指导和帮助。
109 17
|
1月前
|
Java Linux 调度
硬核揭秘:线程与进程的底层原理,面试高分必备!
嘿,大家好!我是小米,29岁的技术爱好者。今天来聊聊线程和进程的区别。进程是操作系统中运行的程序实例,有独立内存空间;线程是进程内的最小执行单元,共享内存。创建进程开销大但更安全,线程轻量高效但易引发数据竞争。面试时可强调:进程是资源分配单位,线程是CPU调度单位。根据不同场景选择合适的并发模型,如高并发用线程池。希望这篇文章能帮你更好地理解并回答面试中的相关问题,祝你早日拿下心仪的offer!
38 6
|
2月前
|
监控 Java API
探索Java NIO:究竟在哪些领域能大显身手?揭秘原理、应用场景与官方示例代码
Java NIO(New IO)自Java SE 1.4引入,提供比传统IO更高效、灵活的操作,支持非阻塞IO和选择器特性,适用于高并发、高吞吐量场景。NIO的核心概念包括通道(Channel)、缓冲区(Buffer)和选择器(Selector),能实现多路复用和异步操作。其应用场景涵盖网络通信、文件操作、进程间通信及数据库操作等。NIO的优势在于提高并发性和性能,简化编程;但学习成本较高,且与传统IO存在不兼容性。尽管如此,NIO在构建高性能框架如Netty、Mina和Jetty中仍广泛应用。
56 3
|
2月前
|
安全 算法 Java
Java CAS原理和应用场景大揭秘:你掌握了吗?
CAS(Compare and Swap)是一种乐观锁机制,通过硬件指令实现原子操作,确保多线程环境下对共享变量的安全访问。它避免了传统互斥锁的性能开销和线程阻塞问题。CAS操作包含三个步骤:获取期望值、比较当前值与期望值是否相等、若相等则更新为新值。CAS广泛应用于高并发场景,如数据库事务、分布式锁、无锁数据结构等,但需注意ABA问题。Java中常用`java.util.concurrent.atomic`包下的类支持CAS操作。
80 2
|
2月前
|
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。 ####
|
2月前
|
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。 ####

热门文章

最新文章