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Java 线程池 Java 线程池全面总结与详解

该用户快成仙了 人气:0
想了解Java 线程池全面总结与详解的相关内容吗，该用户快成仙了在本文为您仔细讲解Java 线程池的相关知识和一些Code实例，欢迎阅读和指正，我们先划重点：Java,线程池,Java,Thread，下面大家一起来学习吧。

线程池是很常用的并发框架，几乎所有需要异步和并发处理任务的程序都可用到线程池。
使用线程池的好处如下：

原理

线程池的原理非常简单，这里用处理流程来概括：

使用工作队列，是为了尽可能降低线程创建的开销。工作队列用阻塞队列来实现。

阻塞队列

阻塞队列（BlockingQueue）是指支持阻塞的插入和移除元素的队列。

原理：使用通知者模式实现。当生产者往满的队列中添加元素时，会阻塞生产者。消费者移除元素时，会通知生产者当前队列可用。

阻塞队列有以下三种类型，分别是：

有界阻塞队列

主要包括ArrayBlockingQueue（数组），LinkedBlockingQueue（链表）两种。有界队列大小与线程数量大小相互配合，队列容量大线程数量小时，可减少上下文切换降低cpu使用率，但是会降低吞吐量。

无界阻塞队列

比较常用的是LinkedTransferQueue。FixedThreadPool就是用这个实现的。无界阻塞队列要慎重使用，因为在某些情况，可能会导致大量的任务堆积到队列中，导致内存飙升。

同步移交队列

SynchronousQueue。不存储元素的阻塞队列，每一个put操作必须等待一个take操作，否则不能继续添加元素。用于实现CachedThreadPool线程池。

各个线程池所使用的任务队列映射关系如下：

线程池阻塞队列

FixedThreadPoolLinkedBlockingQueueSingleThreadExecutorLinkedBlockingQueueCachedThreadExecutorSynchronousQueueScheduledThreadPoolExecutorLinkedBlockingQueue

实现类分析

ThreadPoolExecutor是Java线程池的实现类，是Executor接口派生出来的最核心的类。依赖关系图如下：

深入浅出谈Java线程池原理及分析

这里不得不提到Executor框架，该框架包含三大部分，如下：

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds, runnableTaskQueue, handler)

构造方法如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> 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.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

参数说明：

使用Executors创建线程池

使用工具类Executors可创建三种类型的线程池：FixedThreadPool、SingleThreadExecutor、CachedThreadPool。本质上也是调用上述构造方法。理解了前文的参数解释，下面三种线程池也就容易理解了。

FixedThreadPool

可重用固定线程数的线程池。

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

工作流程如下：

SingleThreadExecutor

单个worker线程的线程池

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

SingleThreadExecutor与FixedThreadPool的区别在于，maximumPoolSize和corePoolSize都设置成了1，其它参数都一样。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

CachedThreadPool将corePoolSize设置为0，maximumPoolSize设置为无限大，同时使用了一个没有容量的工作队列SynchronousQueue。这个线程池没有固定的核心线程，而是根据需要创建新线程。

工作流程：

线程池关闭

调用shutdown或者shutdownNow方法可关闭线程池。原理是遍历线程池中所有工作线程，调用interrupt方法来中断线程。

这里涉及到ThreadPoolExecutor中定义的线程的五种状态

// runState is stored in the high-order bits
private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;

当队列和正在执行的任务都为空时，由SHUTDOWN转化为TIDYING；当正在执行的任务为空，由STOP转化为TIDYING。

本博客从线程池的原理介绍作为切入点，分析了线程池中尤为关键的组件：阻塞队列。同时分析了线程池的核心实现类ThreadPoolExecutor。以线程池的创建和关闭的思路，梳理了相关知识点，包括三种常用线程池介绍以及线程池五种状态。

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