线程池的执行原理

标签：队列 threadPool 任务线程 new 原理执行 public

1.线程池的核心参数

线程池七大核心参数如下所示:

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
        int maximumPoolSize, 
        long keepAliveTime, 
        TimeUnit unit, 
        BlockingQueue<Runnable> workQueue,
        ThreadFactory threadFactory,
        RejectedExecutionHandler handler
        )

corePoolSize: 核心线程数目
maximumPoolSize: 最大线程数目 = (核心线程+救急线程的最大数目)
keepAliveTime: 生存时间 - 救急线程的生存时间，生存时间内没有新任务，此线程资源会释放
unit: 时间单位 , 救急线程的生存时间单位，如秒、毫秒等
workQueue: 当没有空闲核心线程时，新来任务会加入到此队列排队，队列满会创建救急线程执行任务
**threadFactory: 线程工厂 , 可以定制线程对象的创建，例如设置线程名字、是否是守护线程等
handler 拒绝策略 - 当所有线程都在繁忙，workQueue 也放满时，会触发拒绝策略

思考:线程池的执行原理知道嘛?

2. 线程池的执行原理知道嘛

1: 任务在提交的时候，首先判断核心线程数是否已满，如果没有满则直接添加到工作线程执行
2: 如果核心线程数满了，则判断阻塞队列是否已满，如果没有满，当前任务存入阻塞队列
3：如果阻塞队列也满了，则判断线程数是否小于最大线程数，如果满足条件，则使用临时线程执行任务如果核心或临时线程执行完成任务后会检查阻塞队列中是否有需要执行的线程，如果有，则使用非核心线程执行任务
4:如果所有线程都在忙着（核心线程+临时线程），则走拒绝策略

线程池的执行原理_阻塞队列

思考:拒绝策略有哪些?

1.AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略
2.CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务
3.DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并执行当前任务
4.DiscardPolicy：直接丢弃任务

案例:

public class TestThreadPoolExecutor {

    static class MyTask implements Runnable {
        private final String name;
        private final long duration;

        public MyTask(String name) {
            this(name, 0);
        }

        public MyTask(String name, long duration) {
            this.name = name;
            this.duration = duration;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                LoggerUtils.get("myThread").debug("running..." + this);
                Thread.sleep(duration);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "MyTask(" + name + ")";
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        AtomicInteger c = new AtomicInteger(1);
        ArrayBlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<>(2);
        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                3,
                0,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                queue,
                r -> new Thread(r, "myThread" + c.getAndIncrement()),
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        showState(queue, threadPool);
        threadPool.submit(new MyTask("1", 3600000));
        showState(queue, threadPool);
        threadPool.submit(new MyTask("2", 3600000));
        showState(queue, threadPool);
        threadPool.submit(new MyTask("3"));
        showState(queue, threadPool);
        threadPool.submit(new MyTask("4"));
        showState(queue, threadPool);
        threadPool.submit(new MyTask("5",3600000));
        showState(queue, threadPool);
        threadPool.submit(new MyTask("6"));
        showState(queue, threadPool);
    }

    private static void showState(ArrayBlockingQueue<Runnable> queue, ThreadPoolExecutor threadPool) {
        try {
            Thread.sleep(300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        List<Object> tasks = new ArrayList<>();
        for (Runnable runnable : queue) {
            try {
                Field callable = FutureTask.class.getDeclaredField("callable");
                callable.setAccessible(true);
                Object adapter = callable.get(runnable);
                Class<?> clazz = Class.forName("java.util.concurrent.Executors$RunnableAdapter");
                Field task = clazz.getDeclaredField("task");
                task.setAccessible(true);
                Object o = task.get(adapter);
                tasks.add(o);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        LoggerUtils.main.debug("pool size: {}, queue: {}", threadPool.getPoolSize(), tasks);
    }

}

思考:线程池中有哪些常见的阻塞队列？

3. 常见阻塞队列

workQueue: 当没有空闲核心线程时，新来任务会加入到此队列排队，队列满会创建救急线程执行任务

比较常见的有4个，用的最多是ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue

1.ArrayBlockingQueue：基于数组结构的有界阻塞队列
2.LinkedBlockingQueue：基于链表结构的有界阻塞队列
3.DelayedWorkQueue ：是一个优先级队列，它可以保证每次出队的任务都是当前队列中执行时间最靠前的
4.SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，每个插入操作都必须等待一个移出操作

3.1. ArrayBlockingQueue的LinkedBlockingQueue区别

inkedBlockingQueue**	ArrayBlockingQueue
默认无界，支持有界	强制有界
底层是链表	底层是数组
是懒惰的，创建节点的时候添加数据	提前初始化 Node 数组
入队会生成新 Node	Node需要是提前创建好的
两把锁（头尾）	一把锁

左边是LinkedBlockingQueue加锁的方式，右边是ArrayBlockingQueue加锁的方式

线程池的执行原理_阻塞队列_02

LinkedBlockingQueue：读和写各有一把锁，性能相对较好
ArrayBlockingQueue：只有一把锁，读和写公用，性能相对于LinkedBlockingQueue差一些

4. 线程池的种类有哪些

在java.util.concurrent.Executors类中提供了大量创建连接池的静态方法，常见就有四种

创建使用固定线程数的线程池

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

核心线程数与最大线程数一样，没有救急线程
阻塞队列是LinkedBlockingQueue，最大容量为Integer.MAX_VALUE
适用场景：适用于任务量已知，相对耗时的任务
案例

/**
 * @author maguobin
 * @description: TODO
 */
public class FixedThreadPoolTest {

    static class FixedThreadDemo implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            String name = Thread.currentThread().getName();
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                System.out.println(name + ":" + i);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建一个固定大小的线程池，核心线程数和最大线程数都是3
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executorService.submit(new FixedThreadDemo());
            Thread.sleep(10);
        }

        executorService.shutdown();
    }

}

2.单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO)执行

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

核心线程数和最大线程数都是1
阻塞队列是LinkedBlockingQueue，最大容量为Integer.MAX_VALUE
适用场景：适用于按照顺序执行的任务
案例

/**
 * @author maguobin
 * @description: TODO
 */
public class NewSingleThreadTest {
    static int count = 0;

    static class Demo implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            count++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //单个线程池，核心线程数和最大线程数都是1
        ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            exec.execute(new Demo());
            Thread.sleep(5);
        }
        exec.shutdown();
    }
}

可缓存线程池

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

核心线程数为0
最大线程数是Integer.MAX_VALUE
阻塞队列为SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列，每个插入操作都必须等待一个移出操作
适用场景：适合任务数比较密集，但每个任务执行时间较短的情况
案例：

/**
 * @author maguobin
 * @description: TODO
 */
public class CachedThreadPoolTest {
    static class Demo implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            String name = Thread.currentThread().getName();
            try {
                //修改睡眠时间，模拟线程执行需要花费的时间
                Thread.sleep(100);

                System.out.println(name + "执行完了");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建一个缓存的线程，没有核心线程数，最大线程数为Integer.MAX_VALUE
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            exec.execute(new Demo());
            Thread.sleep(1);
        }
        exec.shutdown();
    }
}

4.提供了“延迟”和“周期执行”功能的ThreadPoolExecutor

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                   ThreadFactory threadFactory,
                                   RejectedExecutionHandler handler{
 super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue(), threadFactory, handler);                     
}

适用场景：有定时和延迟执行的任务
案例

/**
 * @author maguobin
 * @description: TODO
 */
public class ScheduledThreadPoolTest {
    static class Task implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                String name = Thread.currentThread().getName();

                System.out.println(name + ", 开始：" + new Date());
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(name + ", 结束：" + new Date());

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //按照周期执行的线程池，核心线程数为2，最大线程数为Integer.MAX_VALUE
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
        System.out.println("程序开始：" + new Date());

        /**
         * schedule 提交任务到线程池中
         * 第一个参数：提交的任务
         * 第二个参数：任务执行的延迟时间
         * 第三个参数：时间单位
         */
        scheduledThreadPool.schedule(new Task(), 0, TimeUnit.SECONDS);
        scheduledThreadPool.schedule(new Task(), 1, TimeUnit.SECONDS);
        scheduledThreadPool.schedule(new Task(), 5, TimeUnit.SECONDS);

        Thread.sleep(5000);

        // 关闭线程池
        scheduledThreadPool.shutdown();

    }
}

5. 线程池面试题

面试官：线程池的核心参数有哪些？

候选人：

在线程池中一共有7个核心参数：
corePoolSize 核心线程数目 - 池中会保留的最多线程数
maximumPoolSize 最大线程数目 - 核心线程+救急线程的最大数目
keepAliveTime 生存时间 - 救急线程的生存时间，生存时间内没有新任务，此线程资源会释放
unit 时间单位 - 救急线程的生存时间单位，如秒、毫秒等
workQueue - 当没有空闲核心线程时，新来任务会加入到此队列排队，队列满会创建救急线程执行任务
threadFactory 线程工厂 - 可以定制线程对象的创建，例如设置线程名字、是否是守护线程等
handler 拒绝策略 - 当所有线程都在繁忙，workQueue 也放满时，会触发拒绝策略
在拒绝策略中又有4中拒绝策略
第一种是AbortPolicy,之际抛异常
第二种是CallerRunsPolicy由调用者执行任务
第三是DiscardOldestPolicy丢弃当前的任务
第四是DiscardPolicy丢弃最早排队任务。默认是直接抛异常。

面试官：线程池的执行原理知道吗？

候选人：

首先判断线程池里的核心线程是否都在执行任务，如果不是则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务，则线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则判断线程池里的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给拒绝策略来处理这个任务。

面试官：线程池的种类有哪些？

候选人：

在jdk中默认提供了4中方式创建线程池
第一个是：newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
第二个是：newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
第三个是：newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
第四个是：newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

标签：队列,threadPool,任务,线程,new,原理,执行,public
From： https://blog.51cto.com/maguobin/8807917

1.线程池的核心参数

2. 线程池的执行原理知道嘛

3. 常见阻塞队列

3.1. ArrayBlockingQueue的LinkedBlockingQueue区别

4. 线程池的种类有哪些

5. 线程池面试题

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