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執行緒池底層原理你真的懂嗎?

2021-04-03 06:16:05 後端開發

與執行緒池相關的介面實作類關系
Exectutor是介面 Executors 是輔助工具類 就好像是Collection 介面 Collections 工具類

 

使用場景:
對比new Thread() 創建和銷毀執行緒都非常耗時,使用執行緒池可以達到執行緒復用/重用,

池化:享元模式,如連接池,常量池

執行緒池的底層原理及七大引數的意義
七大引數
public ThreadPoolExecutor(
int corePoolSize,//核心執行緒數
int maximumPoolSize,//最大執行緒數
long keepAliveTime,
TimeUnit unit, //臨時執行緒空閑時間
ThreadFactory threadFactory ,//執行緒工廠
BlockingQueue<Runnable> workQueue,//阻塞佇列
RejectedExecutionHandler handler //拒絕策略
)

引數 作用
corePoolSize 核心執行緒數(銀行今日當值網視窗)
maximumPoolSize 最大執行緒數(銀行最多的視窗也就是所有的,最多容納的,物理視窗上限)
keepAliveTime 空閑執行緒最大存活時間 當前執行緒池數量超過corePoolSize并且時間達到keepAliveTime,多余的空閑執行緒就會被銷毀直到執行緒的數量只剩下corePoolSize
TimeUnitkeepAliveTime 時間單位
workQueue 阻塞任務佇列(corePoolSize用完了,客戶先去銀行里面的候客區)
threadFactory 新建執行緒工廠(默認,銀行網點的logo/作業人員的制服等等都是默認的,都是標配的)
RejectedExecutionHandler 拒絕策略 當提交任務數超過 maxmumPoolSize+workQueue 之和時(所有視窗都用上了并且候客區也滿了),任務會交給RejectedExecutionHandler 來處理
3-4 空閑執行緒的存活時間 (加班視窗如果沒有業務量的最多的等待時間),沒有業務那么執行緒數量會慢慢回退,直到執行緒的數量只剩下corePoolSize

作業原理 很重要!


1)如果當前運行的執行緒少于corePoolSize,則創建新執行緒來執行任務(注意,執行這一步驟需要
獲取全域鎖),
2)如果運行的執行緒等于或多于corePoolSize,則將任務加入BlockingQueue,
3)如果無法將任務加入BlockingQueue(佇列已滿),則創建新的執行緒來處理任務(注意,執行
這一步驟需要獲取全域鎖),
4)如果創建新執行緒將使當前運行的執行緒超出maximumPoolSize,任務將被拒絕,并呼叫RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法

執行緒池中的執行緒執行任務分兩種情況,如下,

在execute()方法中創建一個執行緒時,會讓這個執行緒執行當前任務,
這個執行緒執行完當前任務后,會反復從BlockingQueue獲取任務來執行,
特科
執行緒池的拒絕策略你談談?
是什么

等待佇列已經滿了,再也塞不下新的任務,同時執行緒池中的執行緒數達到了最大執行緒數,無法繼續為新任務服務,
均實作了RejectedExecutionHandler介面

拒絕策略
jdk內置的拒絕策略

AbortPolicy:直接拋出例外,(默認采用此策略),處理程式遭到拒絕將拋出運行時 RejectedExecutionException
CallerRunsPolicy:只用呼叫者所在執行緒來運行任務,執行緒呼叫運行該任務的 execute 本身,此策略提供簡單的反饋控制機制,能夠級訓新任務的提交速度,也就是說如果執行緒池執行不了任務了,就由main執行緒(main執行緒呼叫的執行緒池)來執行執行緒池執行不了的任務
DiscardPolicy:不處理,丟棄掉,,不能執行的任務將被洗掉
DiscardOldestPolicy::丟棄佇列里最近的一個任務,并執行當前任務,,如果執行程式尚未關閉,則位于作業佇列頭部的任務將被洗掉,然后重試執行程式(如果再次失敗,則重復此程序)
自定義執行緒池的使用
execute()方法用于提交不需要回傳值的任務,所以無法判斷任務是否被執行緒池執行成功,

submit 不僅可以用于多執行緒的提交還有Callable,是帶回傳值的

public static void main(String[] args) {


//手寫引數
ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
2,//核心
5,//最大
1L, //空閑時間 單位是long
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),//任務佇列
Executors.defaultThreadFactory(),//執行緒工廠
//直接拋出例外
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()

//main執行緒呼叫的是這個執行緒 誰呼叫我我回退給誰
//你從哪個銀行來我們銀行辦理業務的,你就回哪去
/*new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()*/

//這下面兩個都最多執行的maxmunPoolSize 也就是8 剩下的直接拋棄
/*new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()*/
/* new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()*/
);
try {
//模擬十個執行緒變數業務
for (int i = 0; i < 9; i++) {
threadPool.execute(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
});
}
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
threadPool.shutdown();//關閉執行緒池
}
}

submit()方法用于提交需要回傳值的任務,執行緒池會回傳一個future型別的物件,通過這個future物件可以判斷任務是否執行成功,并且可以通過future的get()方法來獲取回傳值,get()方法會阻塞當前執行緒直到任務完成,也就是雖然你使用了拒絕策略,但是在提交任務這里,是由main執行緒來做的,所以main執行緒如果獲取不到回傳值,就會阻塞不會再繼續提交新的任務,

public static void main(String[] args) {
sumbit();
}
private static void sumbit() {
//手寫引數
ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
2,
5,
1L,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
Executors.defaultThreadFactory(),
//直接拋出例外
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()

//main執行緒呼叫的是這個執行緒 誰呼叫我我回退給誰
//你從哪個銀行來我們銀行辦理業務的,你就回哪去
/*new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()*/

//這下面兩個都最多執行的maxmunPoolSize 也就是8 剩下的直接拋棄
/*new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()*/
/* new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()*/
);
try {
//模擬十個執行緒變數業務
for (int i = 0; i < 9; i++) {
//獲取回傳值
Future<String> submit = threadPool.submit(new CallableThread());
//get()方法會阻塞當前執行緒直到任務完成
//也就是說會阻塞main執行緒 不會去繼續提交新的任務
String str = submit.get();
System.out.println(str);
}
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
threadPool.shutdown();//關閉執行緒池
}
}

執行緒池的關閉
它們的原理是遍歷執行緒池中的工作執行緒,然后逐個呼叫執行緒的interrupt方法來中斷執行緒,所以無法回應中斷的任務可能永遠無法終止

shutdown 只是中斷任務佇列里面的執行緒,不中斷正在執行的

shutdownnow 中斷任務佇列和正在運行的

JDK自帶的執行緒池
Executor框架最核心的類是ThreadPoolExecutor,它是執行緒池的實作類,通過Executor框架的工具類
Executors,可以創建3種型別的ThreadPoolExecutor,

創建固定大小的執行緒池:public static ExecutorService newFixedThreadPool(int
nThreads)
單執行緒池:public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
創建無大小限制的執行緒池:public static ExecutorService newCachedThreadPool()
或者定期執行任務:public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)


需要了解同步佇列的相關知識同步佇列前兩個是linkedList,后面的是同步佇列

 

對Java中的阻塞佇列有所了解的話,看到這里或許就能夠明白原因了,
Java中的BlockingQueue主要有兩種實作,分別是ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue,
ArrayBlockingQueue是一個用陣列實作的有界阻塞佇列,必須設定容量,
LinkedBlockingQueue是一個用鏈表實作的有界阻塞佇列,容量可以選擇進行設定,不設定的話,將是一個無邊界的阻塞佇列,最大長度為Integer.MAX_VALUE,

這里的問題就出在:不設定的話,將是一個無邊界的阻塞佇列,最大長度為Integer.MAX_VALUE,也就是說,如果我們不設定LinkedBlockingQueue的容量的話,其默認容量將會是Integer.MAX_VALUE,

而newFixedThreadPool中創建LinkedBlockingQueue時,并未指定容量,此時,LinkedBlockingQueue就是一個無邊界佇列,對于一個無邊界佇列來說,是可以不斷的向佇列中加入任務的,這種情況下就有可能因為任務過多而導致記憶體溢位問題,

上面提到的問題主要體現在newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor兩個工廠方法上,并不是說newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool這兩個方法就安全了,這兩種方式創建的最大執行緒數可能是Integer.MAX_VALUE,而創建這么多執行緒,必然就有可能導致OOM,

為什么不用這些JDK自帶的執行緒池
執行緒池不允許使用Executors去創建,而是通過ThreadPoolExecutor的方式,阿里的編程規范中明確指出,

合理配置執行緒池你是否考慮過?
首先你需要知道cpu核心數

System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
1
然后根據不同的業務采用不同的策略

CPU 密集型
CPU 密集的意思是該任務需要大量的運算,而沒有阻塞,CPU 一直全速運行,
CPU 密集型任務盡可能的少的執行緒數量,一般為 CPU 核數 + 1 個執行緒的執行緒池,
IO 密集型
由于 IO 密集型任務執行緒并不是一直在執行任務,可以多分配一點執行緒數,如 CPU * 2 ,
也可以使用公式:CPU 核數 / (1 - 阻塞系數);其中阻塞系數在 0.8 ~ 0.9 之間,

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