java面试总躲不过的并发(一): 线程池ThreadPoolExecutor基础梳理
本文核心:线程池ThreadPoolExecutor基础梳理
一.实现多线程的方式
1.继承Thread类,重写其run方法
2.实现Runnable接口,实现run方法
3.实现Callable接口,实现call方法
由于Java的设计,只支持单继承,但是支持多实现形式,所以一般面向接口开发,Runnable接口与Callable接口的区别在于Callable接口中的call方法是带返回值的,其返回一个Future的异步类,我们可以通过Future的get方法获取结果,如果线程还没有执行完,get方法会阻塞。
Future还提供了很多有用的方法,像用于判断线程是否执行完成的方法(isDone)
取消任务执行的方法 cancle()
二.线程的状态
1. 新建状态(New):新创建了一个线程对象。
2. 就绪状态(Runnable):线程对象创建后,其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,变得可运行,等待获取CPU的使用权。
3. 运行状态(Running):就绪状态的线程获取了CPU,执行程序代码。
4. 阻塞状态(Blocked):阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种:
(一)、等待阻塞:运行的线程执行wait()方法,JVM会把该线程放入等待池中。
(二)、同步阻塞:运行的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则JVM会把该线程放入锁池中。
(三)、其他阻塞:运行的线程执行sleep()或join()方法,或者发出了I/O请求时,JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
5. 死亡状态(Dead):线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期
三.java并发开发中的最佳实践
1.创建线程时给每个线程起一个名字,便于之后的问题查找
2.缩小并发区域
3.尽量使用JUC下的锁
4.尽量使用并发集合而非同步集合
5.尽量使用并发锁而非同步器锁
6.如果可以不共享数据,多线程下尽量不共享
7.可以使用volatile修饰long和double
8.使用线程池
四.线程池
合理利用线程池能够带来三个好处。第一: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。第二:提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。第三:提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制的创建,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的分配,调优和监控
我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程,ThreadPoolExecutor需要的参数如下:
线程池参数详细说明如下:
corePoolSize(线程池的基本大小):当提交一个任务到线程池时,线程池会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程,等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方法,线程池会提前创建并启动所有基本线程
runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。
1. ArrayBlockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。
2. LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO (先进先出) 排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。
3. SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。
4. PriorityBlockingQueue:一个具有优先级得无限阻塞队列
maximumPoolSize(线程池最大大小):线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了,并且已创建的线程数小于最大线程数,则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
ThreadFactory:用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字,Debug和定位问题时非常又帮助
RejectedExecutionHandler(饱和策略):当队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy,表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。
1.AbortPolicy:直接抛出异常。
2.CallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务。
3.DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务。
4.DiscardPolicy:不处理,丢弃掉。
当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务,如果某个任务被提交到一个已经关闭的Executor也会执行拒绝策略
keepAliveTime(线程活动保持时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。所以如果任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大这个时间,提高线程的利用率。
TimeUnit(线程活动保持时间的单位):可选的单位有天(DAYS),小时(HOURS),分钟(MINUTES),毫秒(MILLISECONDS),微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)
五.线程池的工作流程
· 首先线程池判断基本线程池是否已满?没满,创建一个工作线程来执行任务。满了,则进入下个流程。
· 其次线程池判断工作队列是否已满?没满,则将新提交的任务存储在工作队列里。满了,则进入下个流程。
· 最后线程池判断整个线程池是否已满?没满,则创建一个新的工作线程来执行任务,满了,则交给饱和策略来处理这个任务
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