厉害了,线程池就该这么玩

发布于 2022-8-5 17:55
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在 Java 语言中创建线程有两种方式,分别是实现 Runnable 接口或者 new Thread()就可以了,但是实际上创建线程可不仅是创建对象这么简单。创建对象仅仅是在 JVM 的堆分配一块内存而已;

而创建线程还需要和操作系统内核的 API,然后操作系统还要为线程分配一系列资源。涉及内核切换,这个成本就很高。所以线程是一个重量级对象,要避免频繁的创建和销毁。

所以问题来了,如何避免呢?那就是利用池化技术思想,线程池登场。

 

1. 快速创建线程池
线程池的需求是如此普遍,所以 Java SDK 并发包自然也少不了它。Java 并发包里提供了一个线程池的静态工厂类 Executors,利用Executors你可以快速创建线程池。不过目前大厂的编码规范中基本上都不建议使用Executors了 。

不建议使用的重要原因是:提供的很多方法默认使用的是无界的 LinkedBlockingQueue, 高负载情况下,无界队列很容易导致 OOM,一旦 OOM 会导致所有请求都无法处理。

主要提供的工厂方法如下所示:

1.newCachedThreadPool() 创建一个可缓存的线程池,调用 execute() 将重用以前构造的线程(如果线程可用)。如果没有可用的线程,则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
2.newFiexedThreadPool(int Threads):创建一个固定数量线程的线程池,并使用 LinkedBlockingQueue无界队列保存任务。
3.newSingleThreadExecutor():创建一个单线程化的 Executor。
4.public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize):创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池,多数情况下可用来替代 Timer 类。

虽然这些方法不推荐使用 ,但是我们还是要了解为何不用,主要还是不能很好的去控制线程池的策略。以及队列类型。所以接下来我们介绍重要的 ThreadPoolExecutor来创建线程池。


2. ThreadPoolExecutor 合理创建线程池
ThreadPoolExecutor构造函数非常复杂,如下所示,这个最完备的构造函数有 7 个参数。

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

接下来我们一一介绍每个参数的含义。我们可以把线程池比拟为 一个项目组,线程就是项目组的成员

  1. corePoolSize:表示线程池保有的最小线程数。即使很闲也不能把人给撤了,至少要留 corePoolSize 个人坚守。
  2. maximumPoolSize:线程池创建的最大线程数。当项目很忙的时候,需要加人但是并不是无限制的加,最多加到 maximumPoolSize 个人,当项目闲下来的时候,就要撤走,最多能撤到 corePoolSize 个人。
  3. keepAliveTime & unit:刚提到根据项目闲忙来增减人员,在 Java 这如何定义忙闲?就是通过一个线程如果在一段时间内都没有执行任务,说明很闲了keepAliveTime & unit 就是用来定义这个一段时间的参数。如果线程数大于 corePoolSize 且空闲了keepAliveTime & unit这么久,那么这个空闲的线程就要被回收了。
  4. workQueue:工作队列,当前忙碌的线程数量达到了 corePoolSize且任务队列还没满的时候,新的任务会先被放到该队列中。
  5. threadFactory:通过这个参数你可以自定义如何创建线程,例如你可以给线程指定一个有意义的名字。
  6. handler:通过这个参数你可以自定义任务的拒绝策略。如果线程池中所有的线程都在忙碌,并且工作队列也满了(前提是工作队列是有界队列),那么此时提交任务,线程池就会拒绝接收。至于拒绝的策略,你可以通过 handler 这个参数来指定。ThreadPoolExecutor已经提供了以下 4 种策略。也可自定义拒绝策略,只要实现 RejectedExecutionHandler。

 

Java 在 1.6 版本还增加了allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 方法,它可以让所有线程都支持超时,这意味着如果项目很闲,就会将项目组的成员都撤走。
 ● CallerRunsPolicy:提交任务的线程自己去执行该任务。
 ● AbortPolicy:默认的拒绝策略,会throws RejectedExecutionException。
 ● DiscardPolicy:丢弃最老的任务,也就是把最早进入工作队列的任务丢掉,然后把新任务加到工作队列中。


3. 代码实战

publicclass ThreadPoolExecutorDemo {
    // 创建一个线程池
    private ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(4, 8
            , 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(200), new NamedThreadFactory("my exec pool-", false),
            new CustomizeDiscardPolicy());


    public void execute(Runnable runnable) {
        threadPoolExecutor.execute(runnable);
    }

    /**
     * 自定义拒绝策略
     */
    publicstaticclass CustomizeDiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {

        public CustomizeDiscardPolicy() {
        }

        @Override
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
            System.out.println("Task " + r.toString() + " rejected from " + executor.toString());
        }
    }
}

publicclass ThreadPoolExecutorTest {
    @Test
    public void testRun() {
        ThreadPoolExecutorDemo threadPoolExecutorDemo = new ThreadPoolExecutorDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int finalI = i;
            threadPoolExecutorDemo.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + finalI));
        }

    }
}

4.总结
线程池就是一种生产者-消费者模式, 线程池的使用方是生产者,线程池本身是消费者。

至于设置多大的线程数量:

1. 对于 CPU 密集型的计算场景,理论上“线程的数量 =CPU 核数”就是最合适的。不过在工程上,线程的数量一般会设置为“CPU 核数 +1”,这样的话,当线程因为偶尔的内存页失效或其他原因导致阻塞时,这个额外的线程可以顶上,从而保证 CPU 的利用率。

最佳线程数 =CPU 核数 * [ 1 +(I/O 耗时 / CPU 耗时)]。除此之外,其实 spring 也帮我们封装了线程池的创建,读者们可以查看 Spring Boot 实现异步调用 。

 

 

 

文章转载自公众号:码哥字节

 

已于2022-8-5 17:55:41修改
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