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线程池的好处有哪些，如何创建线程池你都真正熟悉吗？

2020-07-17  本文已影响0人  风平浪静如码

一、线程池的好处

线程使应用能够更加充分合理的协调利用cpu 、内存、网络、i/o等系统资源。

线程的创建需要开辟虚拟机栈，本地方法栈、程序计数器等线程私有的内存空间。

在线程的销毁时需要回收这些系统资源。频繁的创建和销毁线程会浪费大量的系统资源，增加并发编程的风险。

另外，在服务器负载过大的时候，如何让新的线程等待或者友好的拒绝服务？这些丢失线程自身无法解决的。所以需要通过线程池协调多个线程，并实现类似主次线程隔离、定时执行、周期执行等任务。线程池的作用包括：

二、如何创建线程池

在了解线程池的基本作用后，我们学习一下线程池是如何创建线程的。首先从ThreadPoolExecutor构造方法讲起，学习如何定义ThreadFectory和RejectExecutionHandler,并编写一个最简单的线程池示例。然后，通过分析ThreadPoolExecutor的execute和addWorker两个核心方法，学习如何把任务线程加入到线程池中运行。ThreadPoolExecutor的构造方法如下：

public ThreadPoolExecutor(
                              int corePoolSize,        //第1个参数
                              int maximumPoolSize, //第2个参数
                              long keepAliveTime, //第3个参数
                              TimeUnit unit, //第4个参数
                              BlockingQueueworkQueue, //第5个参数
                              ThreadFactory threadFactory, //第6个参数
                              RejectedExecutionHandler handler) { //第7个参数
    if (corePoolSize < 0 ||
        maximumPoolSize <= 0 || 
        maximumPoolSize < corePoolSize || 
        keepAliveTime < 0) // 第一处
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)//第二处
        throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}
  1. 保存到数据库进行削峰填谷。在空闲的时候再拿出来执行。
  2. 转向某个提示页面。
  3. 打印日志。

从代码第2处来看，队列、线程工程、拒绝处理服务都必须有实例对象，但在实际编码中，很少有程序员对着三者进行实例化，而通过Executors这个线程池静态工厂提供默认实现，那么Executors与ThreadPoolExecutor 是什么关系呢？线程池相关的类图

ExecutorService接口继承了Executor接口，定义了管理线程任务的方法。

ExecutorService 的抽象类AbstractExecutorService 提供了 submit()、invokeAll()等部分方法的实现，但是核心方法Executor.execute() 并没有在这里实现。因为所有的任务都在这个方法里执行，不同的实现会带来不同的执行策略，这一点在后续的ThreadPoolExecutor解析时，会一步步分析。通过Executor的静态工厂方法可以创建三个线程池的包装对象：ForkJoinPool、ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor。Executors核心方法有5个：

/**
   * Creates a work-stealing thread pool using all
   * {@link Runtime#availableProcessors available processors}
   * as its target parallelism level.
   * @return the newly created thread pool
   * @see #newWorkStealingPool(int)
   * @since 1.8
   */
  public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
      return new ForkJoinPool
          (Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
           ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
           null, true);
  }

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

这里，输入的队列没有指明长度，下面介绍LinkedBlockingQueue的构造方法。

public LinkedBlockingQueue() {
   this(Integer.MAX_VALUE);
}

使用这样的无界队列，如果瞬间请求非常大，会有OOM的风险。除newWorkStealingPool 外，其他四个创建方式都存在资源耗尽的风险。

Executors 中默认的线程工程和拒绝策略过于简单，通常对用户不够友好。线程工厂需要做创建前的准备工作，对线程池创建的线程必须明确标识,就像药品的生产批号一样，为线程本身指定有意思的名称和相应的序列号。拒绝策略应该考虑到业务场景返回相应的提示或者友好的跳转

public class UserThreadFactory implements ThreadFactory {

    private final String namePrefix;
    private final AtomicInteger nextId = new AtomicInteger();
    //定义线程组名称，在使用jstack 来排查问题是，非常有帮助
    UserThreadFactory(String whatFeatureOfGroup){
        namePrefix = "UserThreadFactory's"+whatFeatureOfGroup+"-Worker-";
    }

    @Override
    public Thread newThread(Runnable task){
        String name = namePrefix+ nextId.getAndIncrement();
        Thread thread = new Thread(null,task,name,0);
//打印threadname
        return thread;
    }

    public static void main(String[] args) {
        UserThreadFactory threadFactory = new UserThreadFactory("你好");
        String ss = threadFactory.namePrefix;
        Task task = new Task(ss);
        Thread thread = null;
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            thread = threadFactory.newThread(task);
            thread.start();
        }

    }
}

class Task implements Runnable{
    String poolname;
    Task(String poolname){
       this.poolname = poolname;
    }
    private final AtomicLong count = new AtomicLong();

    @Override
    public void run(){
        System.out.println(poolname+"_running_"+ count.getAndIncrement());
    }
}

上述示例包括线程工厂和任务执行体的定义，通过newThread 方法快速、统一地创建线程任务，强调线程一定要是欧特定的意义和名称，方便出错时回溯。

下面简单地实现一下RejectedExecutionHandler,实现了接口的rejectExecution方法，打印当前线程池状态，源码如下。

public class UserRejectHandler implements RejectedExecutionHandler {
    
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable task, ThreadPoolExecutor executor){
        System.out.println("task rejected."+ executor.toString());
    }
}

在ThreadPoolExecutor 中提供了4个公开的内部静态类：

根据之前实现的线程工厂和拒绝策略，线程池的相关代码实现如下：

public class UserThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue(2);
        UserThreadFactory f1 = new UserThreadFactory("第一机房");
        UserThreadFactory f2 = new UserThreadFactory("第二机房");
        UserRejectHandler handler = new UserRejectHandler();
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
                new ThreadPoolExecutor(1,2,60,
                        TimeUnit.SECONDS,queue,f1,handler);
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor2 =
                new ThreadPoolExecutor(1,2,60,
                        TimeUnit.SECONDS,queue,f2,handler);
        Runnable task1 = new Task("");
        for (int i = 0;i<200;i++){
            threadPoolExecutor.execute(task1);
            threadPoolExecutor2.execute(task1);
        }
    }
}

当任务被拒绝的时候，拒绝策略会打印出当前线程池的大小以及达到了maximumPoolSize=2 ,且队列已满。

写在最后

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