Java的线程池
线程池的参数
所有与线程池相关的类继承关系如下:
因为ExecutorService
只是接口,Java标准库提供的几个常用实现类有:
- FixedThreadPool:线程数固定的线程池;
- ScheduledThreadPool:
- CachedThreadPool:线程数根据任务动态调整的线程池;
- SingleThreadExecutor:仅单线程执行的线程池。
创建这些线程池的方法都被封装到Executors
这个类中。
线程池相关的参数:
corePoolSize(必需):核心线程数。默认情况下,核心线程会一直存活,但是当将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时,核心线程也会超时回收。
maximumPoolSize(必需):线程池所能容纳的最大线程数。当活跃线程数达到该数值后,后续的新任务将会阻塞。
- keepAliveTime(必需):线程闲置超时时长。如果超过该时长,非核心线程就会被回收。如果将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时,核心线程也会超时回收。
- unit(必需):指定 keepAliveTime 参数的时间单位。常用的有:TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)、TimeUnit.SECONDS(秒)、TimeUnit.MINUTES(分)。
- workQueue(必需):任务队列。通过线程池的 execute() 方法提交的 Runnable 对象将存储在该参数中。其采用阻塞队列实现。
- threadFactory(可选):线程工厂。用于指定为线程池创建新线程的方式。
- handler(可选):拒绝策略。当达到最大线程数时需要执行的饱和策略。
任务队列
任务队列是基于阻塞队列实现的,即采用生产者消费者模式,在 Java 中需要实现 BlockingQueue 接口。但 Java 已经为我们提供了 7 种阻塞队列的实现:
ArrayBlockingQueue:一个由数组结构组成的有界阻塞队列(数组结构可配合指针实现一个环形队列)。
LinkedBlockingQueue: 一个由链表结构组成的有界阻塞队列,在未指明容量时,容量默认为 Integer.MAX_VALUE。
- PriorityBlockingQueue: 一个支持优先级排序的无界阻塞队列,对元素没有要求,可以实现 Comparable 接口也可以提供 Comparator 来对队列中的元素进行比较。跟时间没有任何关系,仅仅是按照优先级取任务。
- DelayQueue:类似于PriorityBlockingQueue,是二叉堆实现的无界优先级阻塞队列。要求元素都实现 Delayed 接口,通过执行时延从队列中提取任务,时间没到任务取不出来。
- SynchronousQueue: 一个不存储元素的阻塞队列,消费者线程调用 take() 方法的时候就会发生阻塞,直到有一个生产者线程生产了一个元素,消费者线程就可以拿到这个元素并返回;生产者线程调用 put() 方法的时候也会发生阻塞,直到有一个消费者线程消费了一个元素,生产者才会返回。
- LinkedBlockingDeque: 使用双向队列实现的有界双端阻塞队列。双端意味着可以像普通队列一样 FIFO(先进先出),也可以像栈一样 FILO(先进后出)。
- LinkedTransferQueue: 它是ConcurrentLinkedQueue、LinkedBlockingQueue 和 SynchronousQueue 的结合体,但是把它用在 ThreadPoolExecutor 中,和 LinkedBlockingQueue 行为一致,但是是无界的阻塞队列。
注意有界队列和无界队列的区别:如果使用有界队列,当队列饱和时并超过最大线程数时就会执行拒绝策略;而如果使用无界队列,因为任务队列永远都可以添加任务,所以设置 maximumPoolSize 没有任何意义。
拒绝策略(handler)
当线程池的线程数达到最大线程数时,需要执行拒绝策略。拒绝策略需要实现 RejectedExecutionHandler 接口,并实现 rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) 方法。不过 Executors 框架已经为我们实现了 4 种拒绝策略:
AbortPolicy(默认):丢弃任务并抛出 RejectedExecutionException 异常。
CallerRunsPolicy:由调用线程处理该任务。
- DiscardPolicy:丢弃任务,但是不抛出异常。可以配合这种模式进行自定义的处理方式。
- DiscardOldestPolicy:丢弃队列最早的未处理任务,然后重新尝试执行任务。
线程池区别
定长线程池(FixedThreadPool)
1 | public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { |
- 特点:只有核心线程,线程数量固定,执行完立即回收,任务队列为链表结构的有界队列。
- 应用场景:控制线程最大并发数。
定时线程池(ScheduledThreadPool )
1 | private static final long DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS = 10L; |
- 特点:核心线程数量固定,非核心线程数量无限,执行完闲置 10ms 后回收,任务队列为延时阻塞队列。
- 应用场景:执行定时或周期性的任务。
可缓存线程池(CachedThreadPool)
1 | public static ExecutorService newCachedThreadPool() { |
- 特点:无核心线程,非核心线程数量无限,执行完闲置 60s 后回收,任务队列为不存储元素的阻塞队列。
- 应用场景:执行大量、耗时少的任务。
单线程化线程池(SingleThreadExecutor)
1 | public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { |
- 特点:只有 1 个核心线程,无非核心线程,执行完立即回收,任务队列为链表结构的有界队列。
- 应用场景:不适合并发但可能引起 IO 阻塞性及影响 UI 线程响应的操作,如数据库操作、文件操作等。
ThreadPoolExecutor
Executors 的 4 个功能线程池虽然方便,但现在已经不建议使用了,而是建议直接通过使用 ThreadPoolExecutor 的方式,这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则,规避资源耗尽的风险。
1 | public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, |