阻塞隊列模型和線程池

阻塞隊列模型介紹

阻塞隊列模型和線程池息息相關，所以本篇博客先介紹阻塞隊列的相關知識。以下圖所示：

首先咱們來講，什麼是Queue，而後在談什麼是BlockingQueue。

那麼什麼是Queue呢？一句話，就是一端進，另外一端出，這樣就造成了First In , First Out，即先進先出。而BlockingQueue只不過是在Queue的基礎上進行了2個附加操做而已：若是Queue空，那麼Out線程阻塞，若是Queue滿，那麼In線程阻塞。

理解了上面的Queue/BlockingQueue，那麼就好理解Deque/BlockingDeque了。

Deque，就是雙端隊列，其實就是說在2端，均可以進行IN/OUT，固然若是咱們只在同一端進行IN/OUT，那麼天然造成了棧結構（先進後出）。

其次，咱們先來看看java.util.concurrent.BlockingQueue的API列表：

其實從這裏能夠看出JAVA API的一個思路，每每一個操做提供多種選擇：

若是隊列是空的，那麼消費線程該如何處理呢？

能夠馬上拋出異常，也能夠返回false/NULL，也能夠過一段時間在TRY...

好了，到這裏，咱們只看到了接口API，若是要你來實現，你會怎麼作呢？又會有哪些疑問呢？

思考：

是否應該提供一個存儲，來放置隊列中的元素呢？

這個存儲應該多大呢？能夠是什麼形式呢？

隊列中的元素是否存在優先級排序呢？

對隊列中的元素進行操做時，是否應該有鎖的控制呢？

一端IN，另外一端OUT，這2個操做能夠同時進行嗎？

帶着這些疑問，咱們來對典型的BlockingQueue來進行分析。

ArrayBlockingQueue PK LinkedBlockingQueue

存儲PK：

從名稱上就能夠知道，一個用的是數組，另外一個用的是鏈表。看看源碼驗證下：

ArrayBlockingQueue:

LinkedBlockingQueue:

容量PK：

ArrayBlockingQueue能夠經過構造方法指定容量：

而LinkedBlockingQueue若是在初始化時不指定容量，那麼將是Integer.MAX_VALUE，這一點很重要，特別是在生產者的速度大於消費者的速度，因爲此時無容量限制，將致使隊列中的元素開始膨脹，那麼將消耗掉大量系統資源。

鎖PK：

在ArrayBlockingQueue中只有一個鎖：

而在LinkedBlockingQueue中有2個鎖：

其實到這裏，咱們已經能夠大體猜想出，LinkedBlockingQueue對於take/put使用了分別的鎖，從而比ArrayBlockingQueue在高併發下更具優點。

咱們再來看看其餘BlockingQueue:

DelayQueue:延遲隊列，其實是說，隊列中的元素生效的話，有個時間差。

PriorityQueue：優先級隊列，會提供Comparator來進行隊列中的元素的排序。

SynchronousQueue：這個隊列比較特殊，由於沒有存儲機制，實際上只是作了一個生產者和消費者的傳遞機制。

線程池介紹

若是任務到達時，纔開始建立線程，這實際上會讓任務的執行被延遲，因而產生了線程池的概念，若是在池子中已經存在了一批線程，那麼任務到達時天然省去了線程建立的時間，至關於提升了響應速度。其次，若是線程執行完任務後，在放入池子中，這至關於在複用線程，達到了資源節約的目的。固然，若是任務的執行時間是遠遠大於線程的建立/銷燬時間，其實就無所謂了。

快速建立線程池：Executors

Executors提供了一系列的快速建立線程池的方法，好比：

建立數量固定的/單個的/緩存的  線程池。

能夠看到線程池的建立利用到了上面說起的BlockingQueue，隊列中的元素就是任務Runnable。

方法返回的都是ExecutorService的實現類：ThreadPoolExecutor。

線程池的核心：ThreadPoolExecutor

咱們直接來看看ThreadPoolExecutor的構造方法：

理解這些參數，對於理解線程池的原理有很大幫助：

corePoolSize：線程池的核心線程數量，是線程數目的一個穩定峯值。

maximumPoolSize：線程池的最大線程數量，若是corePoolSize依舊知足不了須要，那麼可讓線程增加至maximumPoolSize，一旦須要降低，那麼超出核心線程的那一部分線程資源將被回收。

workQueue：這個隊列是待處理的任務隊列。實際上，在ThreadPoolExecutor中除此以外還存在一個正在處理的工做隊列workers：

keepAliveTime：超過核心線程數，又小於最大線程數目的線程在空閒的狀況下，多久回收。

threadFactory:線程工廠，實際上用的是默認的DefaultThreadFactory，經過代碼發現僅僅是針對Thread作了些設置（好比線程組/線程名稱/後臺/優先級等設置），將Runnable掛到Thread上而已。

handler：若是已經達到了最大線程數目，那麼對於任務只能開始拒絕了，這個就是拒絕處理的策略類。