在并发编程中线程池的使用
在并发编程中线程池的使用
一、为什么要使用线程池 当需要处理的任务较少时，我们可以自己创建线程去处理，但在高并发场景下，我们需要处理的任务数量很多，由于创建销毁线程开销很大，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率。 此时，我们就可以使用线程池，线程池中的线程执行完一个任务后可以复用，并不被销毁。合理使用线程池有以下几点好处：
1、减少资源的开销。通过复用线程，降低创建销毁线程造成的消耗。
2、多个线程并发执行任务，提高系统的响应速度。
3、可以统一的分配，调优和监控线程，提高线程的可管理性。
二、怎样使用线程池
1、创建线程池
通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds,runnableTaskQueue, threadFactory, handler);
java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor类是线程池中最核心的一个类，它有四个构造方法。
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
.....
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit, BlockingQueueworkQueue);
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
BlockingQueueworkQueue,ThreadFactory threadFactory);
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
BlockingQueueworkQueue,RejectedExecutionHandler handler);
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
BlockingQueueworkQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
...
}
由源码可知，前三个构造器都是调用第四个构造器进行初始化。
各参数含义：
. corePoolSize（线程池的基本大小）：当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。
. maximumPoolSize（线程池最大大小）：线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
. keepAliveTime（线程活动保持时间）：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。
. TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。
. runnableTaskQueue（任务队列）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。 (1) ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。 (2) LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。 (3) SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。 (4) PriorityBlockingQueue：一个具有优先级得无限阻塞队列。
.ThreadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字，Debug和定位问题时非常又帮助。 .Reje、ctedExecutionHandler（饱和策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。n AbortPolicy：直接抛出异常。
(1) CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。
(2) DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。
(3) DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。
(4) 当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。
2、向线程池提交任务
使用execute提交任务，但execute()方法没有返回值，无法判断任务是否被线程池执行成功。execute方法输入的任务是一个Runnable类的实例。
execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
});
使用submit()方法提交任务，会返回一个future,那么我们可以通过这个future来判断任务是否执行成功。
3、线程池的关闭
调用shutdown()和shutdownNow()方法关闭线程池。
4、使用示例
这里我们选用第一种构造方法演示。
public class ThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue(5));
for(int i=0;i<15;i++){
Task task = new Task(i);
executor.execute(task);
System.out.println("线程池中线程数:" + executor.getPoolSize() + ",队列中等待执行的任务数:" + executor.getQueue().size() +
",已执行完的任务数:" + executor.getCompletedTaskCount());
}
executor.shutdown();
}
}
class Task implements Runnable {
private int taskNum;
public Task(int num) {
this.taskNum = num;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("task"+taskNum+“开始执行”);
try{
Thread.currentThread().sleep(4000);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("task"+taskNum+“执行完毕”);
}
}
}
执行结果:
task0开始执行
线程池中线程数:1,队列中等待执行的任务数:0,已执行完的任务数:0
线程池中线程数:2,队列中等待执行的任务数:0,已执行完的任务数:0
task1开始执行
线程池中线程数:3,队列中等待执行的任务数:0,已执行完的任务数:0
task2开始执行
线程池中线程数:4,队列中等待执行的任务数:0,已执行完的任务数:0
task3开始执行
线程池中线程数:5,队列中等待执行的任务数:0,已执行完的任务数:0
task4开始执行
线程池中线程数:5,队列中等待执行的任务数:1,已执行完的任务数:0
线程池中线程数:5,队列中等待执行的任务数:2,已执行完的任务数:0
线程池中线程数:5,队列中等待执行的任务数:3,已执行完的任务数:0
线程池中线程数:5,队列中等待执行的任务数:4,已执行完的任务数:0
线程池中线程数:5,队列中等待执行的任务数:5,已执行完的任务数:0
线程池中线程数:6,队列中等待执行的任务数:5,已执行完的任务数:0
task10开始执行
线程池中线程数:7,队列中等待执行的任务数:5,已执行完的任务数:0
task11开始执行
线程池中线程数:8,队列中等待执行的任务数:5,已执行完的任务数:0
task12开始执行
线程池中线程数:9,队列中等待执行的任务数:5,已执行完的任务数:0
task13开始执行
线程池中线程数:10,队列中等待执行的任务数:5,已执行完的任务数:0
task14开始执行
task5开始执行
task6开始执行
task7开始执行
task8开始执行
task9开始执行
由执行结果可以看出，当线程池中线程的数目大于5时，便将任务放入任务缓存队列里面，当任务缓存队列满了之后，便创建新的线程，直到线程数等于最大线程数10后，便不再创建新线程。
如果上面程序中，将for循环中改成执行20个任务，就会抛出任务拒绝异常了，因为最大线程10加上缓冲队列5，最多接受15个任务。
在java中，并不提倡直接使用ThreadPoolExecutor，而是使用Executors类中提供的几个静态方法来创建线程池，其内部也是调用ThreadPoolExecutor的构造方法，只不过参数已提前配置：
//corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue。
Executors.newCachedThreadPool();
//corePoolSize和maximumPoolSize都设置为1，使用的LinkedBlockingQueue
Executors.newSingleThreadExecutor();
//corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，使用的LinkedBlockingQueue
Executors.newFixedThreadPool(int);
实际开发中，如能满足要求，尽量使用这三个静态方法。如ThreadPoolExecutor达不到要求，可自己继承ThreadPoolExecutor类进行重写。
