聊聊并发（五）——线程池

　　在使用线程时，需要new一个，用完了又要销毁，这样频繁的创建和销毁很耗资源，所以就提供了线程池。道理和连接池差不多，连接池是为了避免频繁的创建和释放连接，所以在连

接池中就有一定数量的连接，要用时从连接池拿出，用完归还给连接池，线程池也一样。

　　线程池：一种线程使用模式。线程过多会带来调度开销，进而影响缓存局部性和整体性能。而线程池维护着多个线程，等待着监督管理者分配可并发执行的任务。这避免了在处理短时间任务时创建与销毁线程的代价。线程池不仅能够保证内核的充分利用，还能防止过分调度。

　　脑图：https://www.processon.com/view/link/61849ba4f346fb2ecc4546e5

　　线程池用法很简单， 分为三步。首先用工具类Executors创建线程池，然后给线程池分配任务，最后关闭线程池就行了。

　　注意：线程用完，要关闭线程池，否则程序依然在运行中。

　　JDK 5.0 起提供了线程池相关API：顶级接口Executor，及子接口 ExecutorService 和工具类Executors。

　　JUC包描述：图片来源API文档

　　Executors：工具类，线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池。

　　ExecutorService：

　　代码示例：创建固定 5 个线程的线程池为 10 个任务服务。

　　可以看到，银行 5 个窗口为 10 个客户相继服务。若前面服务时间长（打开注释），线程池便没有新的线程来执行任务了。程序会陷入等待中。

　　代码示例：创建单个线程的线程池为 10 个线程服务。代码同上，只修改：

　　代码示例：创建可扩容线程的线程池为 10 个线程服务。代码同上，只修改：

　　为什么要用线程池管理线程呢？当然是为了线程复用。

　　背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。

　　思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁的创建和销毁，实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。

　　好处：提高响应速度（减少了创建新线程的时间）；降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）；便于线程管理。

　　前面介绍了三种（固定数、单一的、可变的）创建线程池的方式，实际工作用哪一个呢？都不使用！为什么呢？

　　《阿里巴巴Java开发手册》明确规定：线程池不允许使用Executors创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，规避资源耗尽风险。

　　查看源码，可以看到，用Executors创建线程池的三种方式中，都 new 了一个 ThreadPoolExecutor。所以，实际生产一般通过 ThreadPoolExecutor 的 7 个参数，自定义线程池。

　　源码示例：7 个参数的构造器。

　　介绍线程池之前，先来看一个生活中的案例。银行业务办理流程，如图：

　　某银行一共有 5 个服务窗口，但平时一般只开放两个，另外三个不开放。大厅中还有 10 个等待服务的座位。某天：

　　（1）客人1（用Thread1表示）来办理业务，他就直接去开放的窗口1办理（假设他需要服务的时间很长，一直在服务中，后面的也一样）。

　　（2）Thread2来办理业务，由于窗口1在服务中，所以他去了开放的窗口2办理。

　　（3）Thread3来办理业务，由于窗口1和窗口2都在服务中，所以他去了大厅的等待服务座位上排队等待。

　　（4）Thread4~Thread12 同理Thread3。

　　（5）Thread13来办理业务，由于窗口1和窗口2都在服务中，且此时大厅的等待座位上也已满。银行经理便将关闭的窗口3打开来为Thread13服务。注意：这里并不是Thread13去大厅排队，然后队列中队头元素Thread3出队接受服务。而是直接为Thread13服务。

　　（6）Thread14，Thread15来办理业务，会开放窗口4为Thread14服务，开放窗口5为Thread15服务。

　　（7）Thread16来办理业务，此时，已无可用窗口，且大厅的等待座位上也已满。银行便拒绝再为 Thread16 服务。

　　说明：若 Thread13、Thread14、Thread15 业务办理完毕后，没有新的客人来银行办理业务。那么窗口3、窗口4、窗口5会在一定时间后又关闭起来。

　　下面介绍 ThreadPoolExecutor 构造器中的 7 个核心参数。

　　corePoolSize：线程池的核心线程数。

　　maximumPoolSize：线程池的最大线程数，要大于corePoolSize。

　　keepAliveTime：非核心线程闲置下来最多存活的时间。

　　unit：线程池中非核心线程保持存活的时间单位，与keepAliveTime一起使用。

　　workQueue：用来保存提交后，等待执行任务的阻塞队列。

　　threadFactory：创建线程的工厂类。

　　handler：拒绝策略。

　　在理解上一节"银行服务"的过程后，就不难理解上面 7 个参数的含义。

　　corePoolSize = 2：窗口1 + 窗口2。

　　maximumPoolSize = 5：窗口1 + 窗口2 + 窗口3 + 窗口4 + 窗口5。

　　workQueue = 10：银行大厅排队队列的大小。关于阻塞队列 BlockingQueue<Runnable> workQueue 请看这篇。

　　keepAliveTime + unit："窗口3、窗口4、窗口5会在一定时间后又关闭起来"的时间。

　　handler："银行便拒绝再为 Thread16 服务"的拒绝方式。

　　在了解 ThreadPoolExecutor 7个核心参数的作用后，再看Executors创建的三种线程池的源码，就不难理解他们的作用。也就明白为什么《阿里巴巴Java开发手册》中禁止使用Executors创建，而要使用ThreadPoolExecutor自定义线程池。

　　源码示例：

　　一池N线程：创建一个固定（可重用）线程数的线程池。

　　一池一线程：创建一个只有一个线程的线程池。

　　可扩容：创建一个可根据需要线程数，创建新的线程的线程池。

　　在理解"银行服务"的过程后，其实也就说清楚了线程池的工作流程。只是一些细节没有说，比如：

　　（1）窗口3为Thread13服务完成后，Thread14才来，情况如何？

　　（2）……

　　代码示例：银行 2+3 个窗口为陆续来的 16 个客户服务。

　　其他的情况，可通过修改代码示例中相关参数进行测试，自然就理解。

　　线程在Java中属于稀缺资源，线程池不是越大越好，也不是越小越好。那么，线程池的参数要如何设置才合理呢？

　　任务分为CPU密集型、IO密集型、混合型。

　　CPU密集型：大部分都在用CPU跟内存，加密，逻辑操作，业务处理等。

　　IO密集型：数据库链接，网络通讯传输等。

　　CPU密集型：一般推荐线程池不要过大，一般是CPU数 + 1，+1是因为可能存在页缺失（就是可能存在有些数据在硬盘中需要多来一个线程将数据读入内存）。如果线程池数太大，可能会频繁的进行线程上下文切换跟任务调度。

　　获得当前CPU核心数代码如下：

　　IO密集型：线程数适当大一点，机器的CPU核心数*2。

　　混合型：可以考虑根绝情况将它拆分成CPU密集型和IO密集型任务，如果执行时间相差不大，拆分可以提升吞吐量，反之没有必要。

　　当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，就会调用这个接口里的这个方法。也就是"银行便拒绝再为 Thread16 服务"的拒绝方式。

　　ThreadPoolExecutor 提供了四种拒绝策略，分别是

　　AbortPolicy：直接抛出异常，这也是默认策略。

　　CallerRunsPolicy：返回给调用者处理。用调用者所在线程来运行任务。

　　DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务。

　　DiscardPolicy：不处理，直接丢弃当前任务。

　　代码示例：4种拒绝策略，代码同上，只需修改：

　　通过debug断点的方式，可以查看到：DiscardOldestPolicy策略中，此时阻塞队列中是客户4~客户16。也就是客户3 出队，被抛弃，客户16入队等待。

　　如果不使用线程池提供的4种拒绝策略，也可以自己实现拒绝策略的接口，实现对这些超出数量的任务的处理。比如：为被拒绝的任务开启一个新的线程执行，如下。

　　参考文档：https://www.matools.com/api/java8

　　《阿里巴巴Java开发手册》百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1aWT3v7Efq6wU3GgHOqm-CA    密码: uxm8

作者：Craftsman-L

出处：https://www.cnblogs.com/originator

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