詳解Java線程池的使用及工作原理

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一、什麼是線程池？

線程池是一種用於實現計算機程序並發執行的軟件設計模式。線程池維護多個線程，等待由調度程序分配任務以並發執行，該模型提高瞭性能，並避免瞭由於為短期任務頻繁創建和銷毀線程而導致的執行延遲。

二、線程池要解決什麼問題？

說到線程池就一定要從線程的生命周期講起。

在這裡插入圖片描述

從圖中可以瞭解無論任務執行多久，每個線程都要經歷從生到死的狀態。而使用線程池就是為瞭避免線程的重復創建，從而節省瞭線程的New至Runnable， Running至Terminated的時間；同時也會復用線程，最小化的節省系統資源，於此同時提高瞭響應速度。

三、線程池的使用

線程池的創建

使用ThreadPoolExecutor並配置7個參數完成線程池的創建

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler)
  • corePoolSize：線程池中核心線程的最大值
  • maximumPoolSize：線程池中最大線程數
  • keepAliveTime：非核心線程空閑的存活時間大小
  • unit：keepAliveTime的單位，常用的有秒、分鐘、小時等
  • workQueue：阻塞隊列類型
  • threadFactory：線程工廠，用於配置線程的名稱，是否為守護線程等
  • handler：線程池的拒絕策略

四、常用阻塞隊列

ArrayBlockingQueue

底層基於數組的實現的有界阻塞隊列

LinkedBlockingQueue

底層基於單鏈表的阻塞隊列，可配置容量，不配置容量默認為Integer.MAX_VALUE

五、線程工廠

在《阿裡巴巴Java開發手冊》中強制要求指定線程的名稱

在這裡插入圖片描述

由於工作是使用hutool比較多，裡面也包含對ThreadFactory的封裝，可以很方便的指定名稱

ThreadFactory threadFactory = ThreadFactoryBuilder.create().setNamePrefix("myThread-").build();

六、拒絕策略

當線程池內工作線程數大於maximumPoolSize時，線程就不再接受任務，執行對應的拒絕策略；目前支持的拒絕策略有四種：

1.AbortPolicy（默認）：丟棄任務並拋出RejectedExecutionException異常

2.CallerRunsPolicy：由調用者處理

3.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列中最前面的任務，並重新入隊列

4.DiscardPolicy：丟棄任務但不拋出異常

七、線程池的執行邏輯

// 創建線程工廠
ThreadFactory threadFactory = ThreadFactoryBuilder.create().setNamePrefix("myThread-").build();
// 創建線程池
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 10, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(100), threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

八、execute()方法

// 組合值；保存瞭線程池的工作狀態和工作線程數
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
public void execute(Runnable command) {
    	// 任務為空 拋出NPE
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        // 獲取線程池狀態
        int c = ctl.get();
        // 如果工作線程數小於核心線程數就創建新線程
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        // 如果線程池處於Running狀態，就把任務放在隊列尾部
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            // 重新檢查線程池狀態
            int recheck = ctl.get();
            // 如果線程池不是Running狀態，就移除剛才添加的任務，並執行拒絕策略
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            // 是Running狀態，就添加線程
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        // 添加任務失敗，執行拒絕策略
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }
// addWorker()完成線程的創建

九、執行流程

在這裡插入圖片描述

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