Java中線程池的實(shí)現(xiàn)原理是什么

這篇文章給大家介紹Java中線程池的實(shí)現(xiàn)原理是什么，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

在徐匯等地區(qū)，都構(gòu)建了全面的區(qū)域性戰(zhàn)略布局，加強(qiáng)發(fā)展的系統(tǒng)性、市場前瞻性、產(chǎn)品創(chuàng)新能力，以專注、極致的服務(wù)理念，為客戶提供做網(wǎng)站、成都做網(wǎng)站網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作按需策劃,公司網(wǎng)站建設(shè),企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),高端網(wǎng)站設(shè)計(jì),成都營銷網(wǎng)站建設(shè),外貿(mào)網(wǎng)站建設(shè),徐匯網(wǎng)站建設(shè)費(fèi)用合理。

線程池是什么？

我們可以利用java很容易創(chuàng)建一個(gè)新線程，同時(shí)操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)線程也是一筆不小的開銷。所以基于線程的復(fù)用，就提出了線程池的概念，我們使用線程池創(chuàng)建出若干個(gè)線程，執(zhí)行完一個(gè)任務(wù)后，該線程會(huì)存在一段時(shí)間（用戶可以設(shè)定空閑線程的存活時(shí)間，后面會(huì)介紹），等到新任務(wù)來的時(shí)候就直接復(fù)用這個(gè)空閑線程，這樣就省去了創(chuàng)建、銷毀線程損耗。當(dāng)然空閑線程也會(huì)是一種資源的浪費(fèi)（所有才有空閑線程存活時(shí)間的限制），但總比頻繁的創(chuàng)建銷毀線程好太多。
下面是我的測試代碼

  /*
   * @TODO 線程池測試
   */
  @Test
  public void threadPool(){

    /*java提供的統(tǒng)計(jì)線程運(yùn)行數(shù)，一開始設(shè)置其值為50000，每一個(gè)線程任務(wù)執(zhí)行完
     * 調(diào)用CountDownLatch#coutDown()方法（其實(shí)就是自減1）
     * 當(dāng)所有的線程都執(zhí)行完其值就為0
    */
    CountDownLatch count = new CountDownLatch(50000);
    long start = System.currentTimeMillis();
    Executor pool = Executors.newFixedThreadPool(10);//開啟線程池最多會(huì)創(chuàng)建10個(gè)線程
    for(int i=0;i<50000;i++){
      pool.execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          System.out.println("hello");
          count.countDown();
        }
      });
    }

    while(count.getCount()!=0){//堵塞等待5w個(gè)線程運(yùn)行完畢

    }
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("50個(gè)線程都執(zhí)行完了,共用時(shí):"+(end-start)+"ms");
  }


  /**
   *@TODO 手動(dòng)創(chuàng)建線程測試 
   */
  @Test
  public void thread(){
    CountDownLatch count = new CountDownLatch(50000);
    long start = System.currentTimeMillis();
    for(int i=0;i<50000;i++){
      Thread thread = new Thread(new Runnable() {

        @Override
        public void run() {
          System.out.println("hello");
          count.countDown();
        }
      });
      thread.start();
    }

    while(count.getCount()!=0){//堵塞等待5w個(gè)線程運(yùn)行完畢

    }
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("50000個(gè)線程都執(zhí)行完了,共用時(shí):"+(end-start)+"ms");


  }

使用線程池5w線程運(yùn)行完大約為400ms，不使用線程池運(yùn)行大約為4350ms左右，其效率可見一斑（讀者可以自行測試，不過由于電腦配置不一樣，跑出來的數(shù)據(jù)會(huì)有差別，但使用線程池絕對是比創(chuàng)建線程要快的）。

java如何使用線程池?

上面的測試代碼中已經(jīng)使用了線程池，下面正式介紹一下。

java所有的線程池最頂層是一個(gè)Executor接口，其只有一個(gè)execute方法，用于執(zhí)行所有的任務(wù)，java又提供了ExecutorService接口繼承自Executor并且擴(kuò)充了一下方法，在往下就是AbstractExecutorService這個(gè)抽象類，其實(shí)現(xiàn)了ExecutorService,最后就是ThreadPoolExecutor其繼承自上面的抽象類，我們常使用的java線程池就是創(chuàng)建的這個(gè)類的實(shí)例。

而上面我們使用Executors是一個(gè)工具類，它就是一個(gè)語法糖，為我們把各種不同的業(yè)務(wù)的線程池參數(shù)進(jìn)行封裝，進(jìn)行new操作。

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

上面就是Executors.newFixedThreadPool(10)的源碼。

下面重點(diǎn)來了，說一說ThreadPoolExecutor構(gòu)造方法各參數(shù)的意思。

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

上面這個(gè)構(gòu)造方法是最全的。

下面我們根據(jù)源碼來解釋部分參數(shù)意思，這樣更有說服力。

下面是ThreadPoolExecutor#execute方法，就是我們上面接口調(diào)用的execute實(shí)際執(zhí)行者。

 public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
      throw new NullPointerException();

    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);
  }

ctl是一個(gè)AtomicInteger實(shí)例，是一個(gè)提供了原子語句的CAS操作的類，它用來記錄線程池中當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)量加上-2^29，workCountOf方法就取得其絕對值（可以去看源碼如何實(shí)現(xiàn)），當(dāng)其小于corePoolSize時(shí)，會(huì)調(diào)用addWorker方法（是用來創(chuàng)建一個(gè)新Workder，Workder會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Thread，所以就是創(chuàng)建線程的方法），addWorkd創(chuàng)建線程過程中會(huì)跟corePoolSize或者maxnumPoolSize的值比較（當(dāng)傳入true會(huì)根corePoolSize比較，false會(huì)根據(jù)maxnumPoolSize比較，大于等于其值會(huì)創(chuàng)建失敗）。可見如何當(dāng)前運(yùn)行中的線程數(shù)量小于corePoolSize就是創(chuàng)建并且也會(huì)創(chuàng)建成功(
只簡單的討論線程池Running狀態(tài)下)。

如果當(dāng)運(yùn)行中線程數(shù)大于等于corePoolSize時(shí)，進(jìn)入第二個(gè)if，isRunning是跟SHUTDOWN（其值=0）比較，之前說過c等于當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)量加上-2^29，如果當(dāng)前當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)據(jù)達(dá)到2^29時(shí)其值就=0，isRunning返回false，else中在執(zhí)行addWorkd也會(huì)返回false(addWorkd也對其進(jìn)行了檢驗(yàn))，所以這表示線程池最多能支持2^29個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行（足夠用了）。

workQueue.offer(command)就是將runnable加入等待隊(duì)列，加入等待隊(duì)列后runWorker方法會(huì)從隊(duì)列中獲取任務(wù)執(zhí)行的。如果當(dāng)前隊(duì)列采用的是有界隊(duì)列（ArrayBlockingQueue）當(dāng)隊(duì)列滿了offer就會(huì)返回false，這是就進(jìn)入else if，看!這里傳入了false，說明這里要跟maxnumPoolSize比較了，如果這里運(yùn)行的線程數(shù)大于等于maxnumPoolSize，那么這個(gè)線程任務(wù)就要被線程池拒絕了，執(zhí)行reject(command),拒絕方法中使用了我們ThreadPoolExecutor構(gòu)造方法中的RejectedExecutionHandler（拒絕策略），后面再詳細(xì)解釋。

經(jīng)過上面的結(jié)合源碼的介紹，下面對們ThreadPoolExecutor的參數(shù)介紹就好理解了。

線程池中線程創(chuàng)建和拒絕策略

corePoolSize，maxnumPoolSize,BlockingQueue這三個(gè)要一塊說

當(dāng)線程池運(yùn)行的線程小于corePoolSize時(shí)，來一個(gè)新線程任務(wù)總是會(huì)新建一個(gè)線程來執(zhí)行；當(dāng)大于corePoolSize就會(huì)把任務(wù)加入到等待隊(duì)列blockingQueue中，如果你傳入的BlockingQueue是一個(gè)無界隊(duì)列（LinkedBlockingQueue）這是隊(duì)列可以存放“無窮多”的任務(wù)，所有總是會(huì)加入隊(duì)列成功，跟maxnumPoolSize就沒關(guān)系了，這也表示線程池中線程數(shù)最多為corePoolSize個(gè)；但是如果你傳入的是有界隊(duì)列（ArrayBlockingQueue,SynchronousQueue），當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)，并且線程數(shù)小于maxmunPoolSize就是創(chuàng)建新的線程直至線程數(shù)大于maxnumPoolSize;如果當(dāng)線程數(shù)量大于maxnumPoolSize時(shí)，在加入任務(wù)就會(huì)被線程池拒絕。

RejectedExecutionHandler拒絕策略java給實(shí)現(xiàn)了4個(gè)AbortPolicy，CallerRunsPolicy，DiscardOldestPolicy，DiscardPolicy用戶也可以自己實(shí)現(xiàn)該接口實(shí)現(xiàn)自己的拒絕策略；第一個(gè)就是直接拋出異常，我們可以進(jìn)行trycatch處理；第二個(gè)就是該新任務(wù)直接運(yùn)行；第三個(gè)是取消隊(duì)列中最老的；第四個(gè)是取消當(dāng)前任務(wù)。

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