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重学多线程(四)—— 线程池
阅读量:4224 次
发布时间:2019-05-26

本文共 4360 字,大约阅读时间需要 14 分钟。

前言

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架,合理的使用线程池能够有如下好处:

  • 降低资源消耗

    通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗;

  • 提高响应速度

    当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行;

  • 提高线程的可管理性

    线程是稀缺资源,使用线程池可以进行统一分配、优化和监控;

ThreadPoolExecutor类

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue
workQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);}public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue
workQueue, ThreadFactory threadFactory) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, defaultHandler);}public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue
workQueue, RejectedExecutionHandler handler) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), handler);}public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue
workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) { if (corePoolSize < 0 || maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize || keepAliveTime < 0) throw new IllegalArgumentException(); if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null) throw new NullPointerException(); this.acc = System.getSecurityManager() == null ? null : AccessController.getContext(); this.corePoolSize = corePoolSize; this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; this.workQueue = workQueue; this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime); this.threadFactory = threadFactory; this.handler = handler;}

构造器中各个参数的含义:

  • corePoolSize,该线程池中核心线程数最大值;

  • maximumPoolSize,该线程池中线程总数最大值;

  • keepAliveTime,表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止;

  • unit:参数keepAliveTime的时间单位,有7种取值;

  • workQueue:一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务;

  • threadFactory:线程工厂,主要用来创建线程;

  • handler:表示当拒绝处理任务时的策略。

拒绝策略:

  • ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
  • ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:也是丢弃任务,但是不抛出异常。
  • ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:丢弃队列最前面的任务,然后重新尝试执行任务(重复此过程)
  • ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy:由调用线程处理该任务

线程池处理过程

ThreadPoolExecutor通过调用execute(Runnable)方法处理任务,execute方法如下:

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);    }

处理过程大概分为如下四步:

  • 如果当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务;

  • 如果当前的线程等于或者大于corePoolSize,则将任务加入workQueue;

  • 如果无法将任务加入workQueue,则创建新的线程来处理任务;

  • 如果创建新线程将使当前运行的线程数超过maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用相应的拒绝策略。

Future接口

ThreadPoolExecutor有两个方法实现往线程池提交任务,分别是execute()和sumbit()方法。前者可以用来提交不需要返回值的任务;后者用于提交需要返回值的任务,返回一个实现Future接口的对象。

查看submit方法的返回值为一个Future,实际上这个Futrue为FutureTask实例,通过此实例,调用get方法,可以阻塞当前线程,直到任务运行完毕,返回结果。

FutureTask状态转换关系如下:

private static final int NEW          = 0;    private static final int COMPLETING   = 1;    private static final int NORMAL       = 2;    private static final int EXCEPTIONAL  = 3;    private static final int CANCELLED    = 4;    private static final int INTERRUPTING = 5;    private static final int INTERRUPTED  = 6;
  • NEW -> COMPLETING -> NORMAL
  • NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL
  • NEW -> CANCELLED
  • NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED

整个调用链条如下所示:

worker thread -> futureTask.run() -> callable.call() -> task.run()

如果提交的是Callable任务,则只有前面三个调用,具体执行过程如下:

  • 向线程池submit一个Callable任务(Runnable也会被转为Callable), 这时候Callable被传入一个FutureTask实例中;

  • 线程池使用一个线程,执行这个 FutureTask 任务;

  • 线程执行任务过程比较简单,最终会调用Callable.call()或者是 Runnable.run()方法,然后得到一个结果,把结果存储在FutureTask实例的outcome属性中,同时把状态修改为NORMAL,表明任务已经执行完毕,可以获取结果了;

  • 当有多个线程调用FutureTask.get方法,由于任务未执行结束,这时候,线程都将被阻塞休眠,FutureTask中有一个栈,用于存放等待线程,栈顶指针为 FutureTask.waiters引用,当任务执行完毕后,会迭代唤醒整个栈中的线程,这时候,各个线程都将被唤醒,并且可以顺利拿到任务的执行结果(执行结果存于 FutureTask.outcome)。

总结

本文大概介绍了线程池原理以及任务处理过程,希望能对读者在具体使用时提供帮助。

转载地址:http://csgmi.baihongyu.com/

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