趴一趴線程池那點事

 

 

寫在前面

    多線程的軟件設計，主要是爲了最大程度上利用CPU的使用率最大化生產環境的吞吐量和性能。

若是對線程管理不當，很是容易形成系統崩潰，線程相對進程而言雖然輕量，無止境的使用更會形成內存泄漏，因此線程使用的 度 須要很好的把控好。

   作過數據庫連接工做的朋友們，對數據庫鏈接池確定不陌生，用鏈接池來維護一些激活的數據庫連接，須要的時候從鏈接池取，不須要的時候交換給鏈接池而不是真正的銷燬。

  

RoadMap

     對於線程池的學習，主要分文2個篇幅，線程池的使用和線程池的實現。

 

     使用篇：

     開箱即用，JDK對線程池的支持。

              建立線程池     

              線程池的使用 

              線程池的生命週期

              Futre模式與Callable接口

   實現篇：

   扒一扒ThreadPoolExecutor              

             找個地方聽任務請求：任務隊列

             超負荷了怎麼辦： reject handler

             

開箱即用，JDK對線程池的支持

   在JDK5.0 引入 Current包以後 提供了對線程池的支持(Executor 框架). 看一下它家的族譜：

    Executor 和ExecutorService 是接口，AbstractExecutorService 是抽象類，實現了公共方法， 它的子類分別指向了不一樣類型的Executor， 今天咱們要講的是這個 ThreadPoolExecutor，線程池。

   Executors 是一個工廠類（別和Executor 接口搞混了哈， 雖然只差了 一個s)，它是用來建立各式各樣的Executor，其中包括了線程池， 定時調度的任務池等等。

 

  建立線程池

   用Executors 建立線程池 很是簡單，調用對應的方法便可，傳遞的參數 是 線程數量 或者 線程建立工廠，須要自行實現建立線程的方法。

   

 

 

 

newCachedThreadPool() newCachedThreadPool(ThreadFactory factory)	緩存線程 的線程池	當任務提交過來，若是沒有空閒的線程，則建立新線程，來執行任務。 注意： 若是提交任務的速度大於 完成任務的速度，那麼會不斷的有新線程建立，直到內存耗盡。 因此在使用這類線程池的時候要加倍注意。
newSingleThreadPool(ThreadFactory factory)	單線程的線程池
newFixedThreadPool(int nThreads) newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory factory)	固定線程數量的線程池	當n =1 的時候 與SingleThreadPool 做用相似

 

線程池的使用

 

void shutdown()	再也不接受新的任務， 待現有的任務完成後關閉線程
List<Runnable> shutDownNow()	嘗試中止 正在執行的線程任務，並關閉線程池 返回的是提交給線程池，還沒執行的線程組。
boolean isShutdown()	判斷線程池是否關閉
boolean isTerminated()	判斷線程池是否終止 Shutdown 和 terminated 的區別下文【線程池的生命週期】提到，這與ExecutorService 的生命週期有關。
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit）	接收人timeout和TimeUnit兩個參數，阻塞當前線程一段時間來檢測線程池的終止狀態。 若是終止返回 true。 如下三種狀況會結束這種阻塞。 1. 超過設定的等待時間。 2. 等待的這段時間，線程池中的任務所有完成進入 終止狀態。 3. 或者當前線程遇到interrupttion
<T> Future<T> submit(Callable<T> task); <T> Future<T> submit(Runnable task, T result); Future<?> submit(Runnable task);  void execute(Runnable command);	提交任務到當前Executor 的任務隊列，等待調度完成。 這幾個方法的區別在下文【Future模式與Callable】會提到關與名詞Future和新接口Callable
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,                                   long timeout, TimeUnit unit)	提交這個集合裏面全部的任務，等集合任務全部任務完成 纔算完成，這個timeout 是隻整個集合的超時時間，而不是單個
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)  <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,                     long timeout, TimeUnit unit)	提交這個集合裏面全部的任務，等集合任務任意一個任務完成 纔算完成，這個timeout 是隻整個的超時時間

 

線程池的生命週期

線程池，簡單能夠分爲三個階段， 運行階段， 關閉階段，終止階段。

  運行階段沒什麼好說的， 主要是區分一下關閉階段和終止階段。

  打個比方可能會好理解一點，把線程池比作超市，遊客比作線程，超市通常是晚上10點中止營業，10點之後就是關閉狀態，試下一下，若是10之後你還在超市裏面逛，超市並不會把殺死對嗎， 只是催着你趕忙去結帳對嗎， 另外超市晚上10點之後就不能進遊客了。 當遊客都走了，賬結算完 超市晚上才正式歇業(終止).

   類比回線程池，那麼線程池關閉，不能提交任務，會將正在處理（不包含隊列中）的任務執行完。 線程所有完成以後 進入終止狀態。

 

Future模式與Callable  

 

Callable 是在java.util.concurrent 包中新接口，若是要實現線程， 實現Runnable 和Callable 接口均可以，

區別在於， runnable 沒有返回值，不拋出異常，one way的方式，因此使用runnable的時候，異常基本上都是線程內部處理，不可以交給主線程來處理，

甚至有實現，這個線程掛了或有沒有執行完都不知道。

Callable 擺脫了前面說的這種狀況，它加了範性的返回值，同時容許拋出異常，這樣對多線程的調度和處理更加靈活一些。

 

Future是JDK內置的併發設計模式中的Future模式，有興趣的同窗能夠做爲擴展閱讀深刻了解一下，這個經典模式。

這裏簡單的介紹一下：

    通常狀況，若是要拿到方法的返回值 是否是要等方法運行完，若是這個方法要運行好久，那豈不是要等好久。

那開子線程不是不用等了嗎？非也，線程在計算完以前，可能這個結果是個null，對你後面的邏輯也是有影響的。

因此就引入了FutureData的概念，子線程計算的結果 對我來講是一個FutureData， 我只是須要知道 它計算完畢以後我去取一下數據就能夠了。

或者你能夠這麼認爲，這個Future對象是一箇中介，它持有對線程計算結果的引用同時也有線程計算完成的狀態，你以後問一下中間人，計算完了嗎？

完了 那麼把結果給我。

 

扒一扒ThreadPoolExecutor

   用Executors建立線程池的時候 經過IDE點進那個方法進去 你會發現，哇塞 都是調用了同一個類的構造方法。That is ThreadPoolExecutor.

 

   ThreadPoolExecutor 的構造方法是被重載的，整體歸納起來，須要設定這麼幾個參數

   corePoolSize :  指定線程池 常駐線程的數量，

   maximumPoolSize:  指定線程池 最大的線程數量

   keepAliveTime: 容許線程最大空閒時間， 若是當線程數大於corePoolSize的時候 會釋放空閒的線程來節約內存。

   TimeUnit： 空閒時間的單位

   BlockingQueue<Runnable>  任務隊列， 提交到線程池的任務就是放在這的。

   ThreadFactory  線程建立工廠用來建立線程

   RefectedExecutionHandler :  主要用於 當須要處理 任務隊列滿了以後 拒絕提交狀況下的處理。

 

邏輯圖：

 

 

找個地方聽任務請求：任務隊列

     這裏須要具體說說 這個任務隊列，構造函數裏面的聲明的是，BlockingQueue, 這是個接口 根據功能不一樣能夠運用好幾種不一樣的隊列。

 

• 直接提交隊列：該功能由SynchronousQueue 實現， 是一個特殊的BlockingQueue，由於SynchronousQueue 沒有容量，沒插入一個操做都須要等待對應的刪除操做，反之每個刪除操做都須要等待對應的插入，因此提交的任務是不被保存的，每次都提交給線程，若是沒有線程則建立新的線程，若是到達線程上線則須要執行拒絕策略，一般來講要使用這種Queue 則須要設定很大的MaximumPoolSize，不然可能會拒絕掉不少請求。
• 有界任務隊列： 該功能由ArrayBlockingQueue實現, 其內部是數組實現因此 初始化的時候須要定義容量，當線程數小於corePoolSize時，會優先建立線程處理隊列的中的任務，若是線程數大於corePoolSize，則存放在隊列，存滿的時候，若是線程數沒有超過maximunPoolSize,則建立線程，不然就須要執行決絕策略。
• 無界任務隊列： 該功能由LinkedBlockingQueue實現, 由於是鏈表結構 因此能夠實現無界的任務隊列，當線程數小於corePoolSize時，會優先建立線程處理隊列的中的任務，若是線程數等於corePoolSize，不會再建立新的線程，後面的任務會一直添加到任務隊列中，由於沒有界，沒有必要準備拒絕策略來執行，要注意的是，若是添加任務的速度大於處理任務的速度，會出現無限擴容 直到內存耗盡的狀況。
• 優先任務隊列：該功能由PriorityBlockingQueue實現，它是一個特殊的無界隊列，常規的隊列都是先進先出，PriorityBlockingQueue能夠處理優先級高的任務。

     

超負荷了怎麼辦： 決絕策略。

    前文提到過不少次決絕策略， 這究竟是什麼鬼呢。 其實也很好理解 就是任務隊列滿了以後 須要處理下後續請求，說是說拒絕策略，也未必真的就把人家個拒絕了。

   JDK內置了4種策略

• AbortPolicy: 中斷策略， 該策略是拋出異常，中斷系統運行
• CallerRunsPolicy： 不經過線程池的線程來執行任務，容易形成系統資源緊張。有點想
• DiscardOldestPolicy： 丟棄老請求策略： 若是執行程序還沒有關閉，該策略是會把最老的請求放棄 ，即將要處理的請求，就是把隊列頭的任務放棄掉，新的任務入隊列。
• DiscardPolicy：丟棄請求策略： 該策略是會放棄沒法處理的請求，其實就是默默丟棄任務的作法。和AbortPolicy相似只是不拋異常

    

 

回看Executors創建的幾個線程池:

  Executors在建線程池的時候，就是在這個幾個參數的上作選擇，以實現不一樣類型的線程池

 

	WorkQueue	corePoolSize	MaximumPoolSize	aliveTime	Reject Handler
singleThreadPool	LinkedBlockingQueue	1	1	0 second	AbortPolicy
FixedThreadPool	LinkedBlockingQueue	定義的線程數	定義的線程數	0 second	AbortPolicy
cachedThreadPool	SynchronousQueue	0	Integer.MAX_VALUE	60 second	AbortPolicy

 

       JDK 默認的Policy 是AbortPolicy ，儘管沒有傳遞這個參數，JDK 默認採用終止策略，

有意思的是，cachedThreadPool 用的是SynchronousQueue，即來了請求就開線程，線程空閒60秒就銷燬。

 

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