并发编程-Java中的线程池

JDK1.5中引入了强大的concurrent包，其中ThreadPoolExecutor是运用场景最多的并发框架，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中合理地使用线程池能够带来 3 个好处。

1. 降低资源消耗：通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
2. 提高响应速度：当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
3. 提高线程的可管理性：线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。

线程池给我们带来了极大的方便，但是，要做到合理利用线程池，必须对其实现原理了如指掌，对于线程池使用不当，其效率可能达不到预期的效果。

线程池的实现原理

线程池的主要处理流程

线程池 execute() 方法

ThreadPoolExecutor 执行 execute() 方法分下面四种情况：

1. 如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
2. 如果运行的线程等于或多于corePoolSize，则将任务加入 BlockingQueue。
3. 如果无法将任务加入 BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来处理任务（注意这一步骤需要获取全局锁）。
4. 如果创建新线程将使当前运行的线程超出 maxmumPoolSize，任务将被拒绝，并调用
   RejectedExecutionHandler.rejectedExecution() 方法。

ThreadPoolExecutor 采取上述步骤的总体设计思路，是为了在执行 execute() 方法时，尽可能得避免获取全局锁（那将会是一个严重的可伸缩瓶颈）。在ThreadPoolExecutor 完成预热之后（当前运行的线程数大于等于 corePoolSize），几乎所有的execute() 方法调用都是指向步骤 2，而步骤 2 不需要获取全局锁。

源码解析

上面的流程很直观地介绍了线程池的工作原理，让我们再通过源代码来看看是如何实现的，线程池执行任务的方法如下。

/**
     * Executes the given task sometime in the future.  The task
     * may execute in a new thread or in an existing pooled thread.
     *
     * If the task cannot be submitted for execution, either because this
     * executor has been shutdown or because its capacity has been reached,
     * the task is handled by the current {@code RejectedExecutionHandler}.
     *
     * @param command the task to execute
     * @throws RejectedExecutionException at discretion of
     *         {@code RejectedExecutionHandler}, if the task
     *         cannot be accepted for execution
     * @throws NullPointerException if {@code command} is null
     */
    public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        /*
         * Proceed in 3 steps:
         *
         * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
         * start a new thread with the given command as its first
         * task.  The call to addWorker atomically checks runState and
         * workerCount, and so prevents false alarms that would add
         * threads when it shouldn't, by returning false.
         *
         * 2. If a task can be successfully queued, then we still need
         * to double-check whether we should have added a thread
         * (because existing ones died since last checking) or that
         * the pool shut down since entry into this method. So we
         * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
         * stopped, or start a new thread if there are none.
         *
         * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
         * thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated
         * and so reject the task.
         */
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

工作线程

线程创建时，会将线程封装成工作线程 Worker，Worker 在执行完任务后，还会循环获取工作队列里的任务来执行。我们可以从 Worker 类的 run() 方法里看到这点。

线程池中的线程执行任务分两种情况

1. 在 execute() 方法中创建一个线程时，会让这个线程执行当前任务。
2. 这个线程执行完上图 1 中的任务后，会反复从 BlockingQueue 获取任务来执行。

线程池的使用

线程池的创建

我们可以通过 TreadPoolExecutor 来创建一个线程池

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), handler);
    }

参考资料：
《Java 并发编程的艺术》
https://blog.csdn.net/huakaihualuo012/article/details/79752117

最后

以上就是有魅力茉莉为你收集整理的并发编程-Java中的线程池的全部内容，希望文章能够帮你解决并发编程-Java中的线程池所遇到的程序开发问题。

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