Java中關於線程池使用和原理的詳解

這篇文章主要為大家詳細介紹了Java線程池使用與原理的相關資料，具有一定的參考價值，有興趣的小伙伴們可以參考一下

線程池是什麼？

我們可以利用java很容易創建一個新線程，同時作業系統創建一個線程也是一筆不小的開銷。所以基於線程的複用，就提出了線程池的概念，我們使用線程池創建出若干個線程，執行完一個任務後，該線程會存在一段時間（用戶可以設定空閒線程的存活時間，後面會介紹），等到新任務來的時候就直接重複使用這個空閒線程，這樣就省去了創建、銷毀線程損耗。當然空閒線程也會是一種資源的浪費（所有才有空閒線程存活時間的限制），但總比頻繁的創建銷毀線程好太多。
以下是我的測試程式碼

  /*
   * @TODO 线程池测试
   */
  @Test
  public void threadPool(){

    /*java提供的统计线程运行数，一开始设置其值为50000，每一个线程任务执行完
     * 调用CountDownLatch#coutDown()方法（其实就是自减1）
     * 当所有的线程都执行完其值就为0
    */
    CountDownLatch count = new CountDownLatch(50000);
    long start = System.currentTimeMillis();
    Executor pool = Executors.newFixedThreadPool(10);//开启线程池最多会创建10个线程
    for(int i=0;i<50000;i++){
      pool.execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          System.out.println("hello");
          count.countDown();
        }
      });
    }

    while(count.getCount()!=0){//堵塞等待5w个线程运行完毕

    }
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("50个线程都执行完了,共用时:"+(end-start)+"ms");
  }


  /**
   *@TODO 手动创建线程测试 
   */
  @Test
  public void thread(){
    CountDownLatch count = new CountDownLatch(50000);
    long start = System.currentTimeMillis();
    for(int i=0;i<50000;i++){
      Thread thread = new Thread(new Runnable() {

        @Override
        public void run() {
          System.out.println("hello");
          count.countDown();
        }
      });
      thread.start();
    }

    while(count.getCount()!=0){//堵塞等待5w个线程运行完毕

    }
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("50000个线程都执行完了,共用时:"+(end-start)+"ms");


  }

使用執行緒池5w執行緒運行完大約為400ms，不使用執行緒池運行大約為4350ms左右，其效率可見一斑（讀者可以自行測試，不過由於電腦配置不一樣，跑出來的數據會有差別，但使用線程池絕對是比創建線程要快的）。

java如何使用執行緒池?

上面的測試程式碼中已經使用了執行緒池，下面正式介紹一下。

java所有的線程池最頂層是一個Executor接口，其只有一個execute方法，用於執行所有的任務，java又提供了ExecutorService接口繼承自Executor並且擴充了一下方法，在往下就是AbstractExecutorService這個抽象類，其實現了ExecutorService,最後就是ThreadPoolExecutor其繼承自上面的抽象類，我們常使用的java線程池就是創建的這個類別的實例。

而上面我們使用Executors是一個工具類，它就是一個語法糖，為我們把各種不同的業務的線程池參數進行封裝，進行new操作。

 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                   0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                   new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
  }

上面就是Executors.newFixedThreadPool(10)的原始碼。

下面重點來了，說一說ThreadPoolExecutor建構方法各參數的意思。

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

上面這個建構方法是最全的。

下面我們根據原始碼來解釋部分參數意思，這樣更有說服力。

下面是ThreadPoolExecutor#execute方法，就是我們上面介面所呼叫的execute實際執行者。

 public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
      throw new NullPointerException();

    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);
  }

ctl是一個AtomicInteger實例，是一個提供了原子語句的CAS操作的類，它用來記錄線程池中當前運行的線程數量加上-2 ^29，workCountOf方法就取得其絕對值（可以去看原始碼如何實作），當其小於corePoolSize時，就會呼叫addWorker方法（是用來建立一個新Workder，Workder會建立一個Thread，所以就是建立執行緒的方法），addWorkd建立執行緒過程中會跟corePoolSize或maxnumPoolSize的值比較（當傳入true會根corePoolSize比較，false會根據maxnumPoolSize比較，大於等於其值會建立失敗）。可見如何當前運行中的線程數量小於corePoolSize就是創建並且也會創建成功(
只簡單的討論線程池Running狀態下)。

如果當運行中線程數大於等於corePoolSize時，進入第二個if，isRunning是跟SHUTDOWN（其值=0）比較，之前說過c等於當前運行的線程數量加上-2^ 29，如果目前目前運行的執行緒資料達到2^29時其值就=0，isRunning回傳false，else中在執行addWorkd也會回傳false(addWorkd也對其進行了檢驗)，所以這表示執行緒池最多能支援2^29個執行緒同時運行（夠用了）。

workQueue.offer(command)就是將runnable加入等待佇列，加入等待佇列後runWorker方法會從佇列中取得任務執行的。如果目前佇列採用的是有界佇列（ArrayBlockingQueue）當佇列滿了offer就會回傳false，這是就進入else if，看!這裡傳入了false，說明這裡要跟maxnumPoolSize比較了，如果這裡執行的執行緒數大於等於maxnumPoolSize，那麼這個執行緒任務就要被執行緒池拒絕了，執行reject(command),拒絕方法中使用了我們ThreadPoolExecutor建構方法中的RejectedExecutionHandler（拒絕策略），後面再詳細解釋。

經過上面的結合原始碼的介紹，下面對們ThreadPoolExecutor的參數介紹就好理解了。

線程池中線程創建和拒絕策略

corePoolSize，maxnumPoolSize,BlockingQueue這三個要一塊說

當執行緒池運行的執行緒小於corePoolSize時，來一個新執行緒任務總是會新建一個執行緒來執行；當大於corePoolSize就會把任務加入到等待佇列blockingQueue中，如果你傳入的BlockingQueue是一個無界佇列（LinkedBlockingQueue）這是佇列可以存放「無限多」的任務，所有總是會加入佇列成功，跟maxnumPoolSize就沒關係了，這也表示執行緒池中執行緒數最多為corePoolSize個；但是如果你傳入的是有界隊列（ArrayBlockingQueue,SynchronousQueue），當佇列滿時，且執行緒數小於maxmunPoolSize就是建立新的執行緒直到執行緒數大於maxnumPoolSize;如果當執行緒數量大於maxnumPoolSize時，在​​加入任務就會被執行緒池拒絕。

RejectedExecutionHandler拒絕策略java給實作了4個AbortPolicy，CallerRunsPolicy，DiscardOldestPolicy，DiscardPolicy使用者也可以自己實作該介面實作自己的拒絕策略；第一個就是直接拋出例外，我們可以進行trycatch處理；第二個是該新任務直接運作；第三個是取消佇列中最老的；第四個是取消目前任務。

以上是Java中關於線程池使用和原理的詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！