线程池架构原理图解,线程池工作原理及方法

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-03 05:27:26

上篇《》文章末尾,有朋友留言提到文中的场景是IO密集型操作,不是CPU密集操作,不需要使用线程池,我猜这位朋友可能想表达的是IO密集且阻塞时间久的不要使用线程池方案解决。IO密集型在控制好同步处理时间或阻塞等待的条件下是可以使用线程池的,不知道这么描述是否合理,有高见的大佬可以继续留言讨论。

关注过我更新频率的朋友会发现有好几天没有上新内容了,原因有二,一是最近真的太忙了,项目催的紧,程序员哪有不加班是吧;另一个是我正在梳理技能图谱,后续的内容更新会根据这个图谱来,还在进行中,有兴趣的朋友持续关注下我和我的github:wind7rui,持续更新哦!好了,开始我们今天的话题~线程池。注意:下方多图高能预警,建议先收藏后阅读,防止走丢!

为什么要使用线程池

平时讨论多线程处理,大佬们必定会说使用线程池,那为什么要使用线程池?其实,这个问题可以反过来思考一下,不使用线程池会怎么样?当需要多线程并发执行任务时,只能不断的通过new Thread创建线程,每创建一个线程都需要在堆上分配内存空间,同时需要分配虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器等线程私有的内存空间,当这个线程对象被可达性分析算法标记为不可用时被GC回收,这样频繁的创建和回收需要大量的额外开销。再者说,JVM的内存资源是有限的,如果系统中大量的创建线程对象,JVM很可能直接抛出OutOfMemoryError异常,还有大量的线程去竞争CPU会产生其他的性能开销,更多的线程反而会降低性能,所以必须要限制线程数。

既然不使用线程池有那么多问题,我们来看一下使用线程池有哪些好处:

如何构造一个线程池对象

本文内容我们只聊线程池ThreadPoolExecutor,查看它的源码会发现它继承了AbstractExecutorService抽象类,而AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口,ExecutorService继承了Executor接口,所以ThreadPoolExecutor间接实现了ExecutorService接口和Executor接口,它们的关系图如下。

线程池架构原理图解,线程池工作原理及方法(1)

一般我们使用的execute方法是在Executor接口中定义的,而submit方法是在ExecutorService接口中定义的,所以当我们创建一个Executor类型变量引用ThreadPoolExecutor对象实例时可以使用execute方法提交任务,当我们创建一个ExecutorService类型变量时可以使用submit方法,当然我们可以直接创建ThreadPoolExecutor类型变量使用execute方法或submit方法。

ThreadPoolExecutor定义了七大核心属性,这些属性是线程池实现的基石。

线程池架构原理图解,线程池工作原理及方法(2)

corePoolSize(int):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任务队列当中。线程池将长期保证这些线程处于存活状态,即使线程已经处于闲置状态。除非配置了allowCoreThreadTimeOut=true,核心线程数的线程也将不再保证长期存活于线程池内,在空闲时间超过keepAliveTime后被销毁。

workQueue:阻塞队列,存放等待执行的任务,线程从workQueue中取任务,若无任务将阻塞等待。当线程池中线程数量达到corePoolSize后,就会把新任务放到该队列当中。JDK提供了四个可直接使用的队列实现,分别是:基于数组的有界队列ArrayBlockingQueue、基于链表的无界队列LinkedBlockingQueue、只有一个元素的同步队列SynchronousQueue、优先级队列PriorityBlockingQueue。在实际使用时一定要设置队列长度。

maximumPoolSize(int):线程池内的最大线程数量,线程池内维护的线程不得超过该数量,大于核心线程数量小于最大线程数量的线程将在空闲时间超过keepAliveTime后被销毁。当阻塞队列存满后,将会创建新线程执行任务,线程的数量不会大于maximumPoolSize。

keepAliveTime(long):线程存活时间,若线程数超过了corePoolSize,线程闲置时间超过了存活时间,该线程将被销毁。除非配置了allowCoreThreadTimeOut=true,核心线程数的线程也将不再保证长期存活于线程池内,在空闲时间超过keepAliveTime后被销毁。

TimeUnit unit:线程存活时间的单位,例如TimeUnit.SECONDS表示秒。

RejectedExecutionHandler:拒绝策略,当任务队列存满并且线程池个数达到maximunPoolSize后采取的策略。ThreadPoolExecutor中提供了四种拒绝策略,分别是:抛RejectedExecutionException异常的AbortPolicy(如果不指定的默认策略)、使用调用者所在线程来运行任务CallerRunsPolicy、丢弃一个等待执行的任务,然后尝试执行当前任务DiscardOldestPolicy、不动声色的丢弃并且不抛异常DiscardPolicy。项目中如果为了更多的用户体验,可以自定义拒绝策略。

threadFactory:创建线程的工厂,虽说JDK提供了线程工厂的默认实现DefaultThreadFactory,但还是建议自定义实现最好,这样可以自定义线程创建的过程,例如线程分组、自定义线程名称等。

一般我们使用类的构造方法创建它的对象,ThreadPoolExecutor提供了四个构造方法。

线程池架构原理图解,线程池工作原理及方法(3)

可以看到前三个方法最终都调用了最后一个、参数列表最长的那个方法,在这个方法中给七个属性赋值。创建线程池对象,强烈建议通过使用ThreadPoolExecutor的构造方法创建,不要使用Executors,至于建议的理由上文中也有说过,这里再引用阿里《Java开发手册》中的一段描述。

线程池架构原理图解,线程池工作原理及方法(4)

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