彻底搞懂 Java 线程池,干啥都不再发憷

作为 Java 程序员
无论是技术面试、
项目
研发或者是学习
框架源码,不彻底掌握 Java 多线程的知识,做不到心中有数,干啥都没底气,尤其是技术深究时往往略显
发憷

彻底搞懂 Java 线程池,干啥都不再发憷

没事,跟随小猿的脚步,一起嗨起来!言归正传,书接上篇,继续探索多线程相关的知识。

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 回顾:创建线程的几种方式? 





 

在 Java 的世界里,大家最熟悉的线程的创建方式,
莫过于 Java 提供的 Thread 类和 Runnable 接口

核心知识点(一):继承 Thread 类 VS 实现 Runnable 接口的区别?

彻底搞懂 Java 线程池,干啥都不再发憷


 J
D
K1.5
 开始

Java 提供了
 Callable 接口,提供另一种创建线程的方式。

核心知识点(二):
实现 Callable 接口创建线程,有啥独特?

使用实现 Callable 接口的方式创建的线程,相对于继承 Thread 类和实现 Runnable 接口来创建线程的方式而言,
可以获取到线程执行的返回值、以及是否执行完成等信息。

2





 

思考:无限制的创建线程,会带来什么问题?


 






 

在项目开发中,为了提高系统的吞吐量和性能,很多同学都会随手写出如下最简单的线程创建代码

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("我是一个孤独的线程");

// do something

}

}).start();

有的同学,会采用 Lambda
表达式,写出如下稍显高 B 格的代码。

new Thread(() -> System.out.println("我是一个孤独的线程")).start();

在简单的应用中,上面的代码没有太大的问题。但是如果在业务量较大,可能要开启很多线程来处理,而当线程数量过大时,反而会耗尽 CPU 和内存资源,如果处理不当,可能会导致 Out of Memory 异常。

彻底搞懂 Java 线程池,干啥都不再发憷

写段代码,简单示意一下内存溢出。

// 待通知的消息

List<String> notifyMsgList = new ArrayList<String>(10000);

for (int i = 0; i < 10000; i++) {

notifyMsgList.add("发工资啦" + i);

}


// 通知用户

for (String msg : notifyMsgList) {

// 多线程发送

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("通知:" + msg);

try {

Thread.sleep(10000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}).start();

}

程序跑起来,大概率会出现内存溢出的异常。

java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

贴一效果图,真的不诳你。

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这么看,线(劲)程(酒)虽好,不能贪多(杯)呀。在生产环境中,线程的数量必须要进行控制,不然盲目的创建大量线程会对系统性能造成伤害,甚至会导致内存溢出,拖垮应用。

那该怎么办?这就很有必要引入线程池啦。

3





 

Executor 框架入门:别造轮子啦,JDK 都给你提供啦!


 






 






线程池的基本功能就是进行线程的复用,当系统接受一个提交的任务,需要一个线程时,并不立即去创建线程,而是先去线程池查找是否有空余的线程,若有,则直接使用线程池中的线程进行工作,若没有,再去创建新的线程。待任务完成后,也销毁线程,而是将线程放入线程池的空闲对列,等待下次使用。



在线程频繁调度的场景中, JDK1.5 以前,

攻城狮必须手动打造线程池,来节约系统开销;而从 JDK1.5 开始,Java 提供了一个 Excutors 工厂类来生产线程池,可以帮助攻城狮有效的进行线程控制

核心知识点(一): Excutors 工厂类的主要方法有哪些?

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

public static ExecutorService newCachedThreadPool()

public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor()

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

上面列举的方法中,分别返回了不同工作特性的线程池,下面简单介绍一下每个方法。

1. newFixedThreadPool(int nThreads)

用途:
创建一个可重用的、具有固定线程数的线程池。

备注:
该线程池中的线程数量始终不变,当有一个新的任务提交时,线程中若有空闲线程,则立即执行,若没有则空闲线程,新的任务会被暂存在一个任务队列中,待有线程空闲时,便处理在任务队列中的任务。

2. newSingleThreadExecutor()

用途:
创建一个只有一个线程的线程池,相当于 newFixedThreadPool(int nThreads) 方法调用时传入的参数为 1。

备注:
该线程池中的线程数量为 1。

3. newCachedThreadPool()

用途:
创建一个具有缓存功能的线程池,系统根据需要创建线程,这些线程会被缓存在线程池中。

备注:
该线程池中的线程数量不确定,但若有空闲线程可以复用,则会优先使用可复用的线程,若所有线程均在工作,又有新的任务提交,则会创建新的线程处理任务。所有线程在当前任务执行完毕后,将返回线程池进行复用。

4. newSingleThreadScheduledExecutor()

用途:
创建只有一条线程的线程池,它可以在指定延迟后执行线程任务。

备注:

线程池大小为 1,并且可以在 固定的延时之后执行或者周期性执行某个任务

5. newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

用途:
创建具有指定线程数的线程池,它可以在指定延迟后执行线程任务。

备注:
corePoolSize 指池中所保存的线程数,即使线程是空闲的,也被保存在线程池内。

上面列举了 Excutors

中的一些方法
,仔细去看,会发现

三个返回一个 ExcutorService 对象,而后两个方法返回 
ScheduledExecutorService
对象。

核心知识点(二):


ExcutorService 与 ScheduledExecutorService 啥区别?

走进源码,从方法定义上着重分析一下区别。

首先
截取
ExcutorService 
的部分方法定义,
重点关注 submit 重载
的方法。

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上面截图释义:

  • 标注 1 的方法释义:
    将一个 Callable 对象提交给指定的线程池,Future 代表 Callable 对象里 call 方法的返回值。

  • 标注 2 的方法释义:将一个 Runnable 对象提交给指定的线程池,result 显示指定线程执行结束后的返回值,所以 Future 对象将在 run 方法执行结束后返回 result。

  • 标注 3 的方法释义:

    将一个 Runnable
     对象提交给
    指定的线程池,
    其中 Future 对象是 Runnable 任务的返回值(但是 run方法没有返回值,不过可以借用 Future 的方法来获取任务执行的状态)。

了解完
ExcutorService
,那么来看看 
ScheduledExecutorService
的方法定义。

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上面截图释义:

  • 标注 1 的方法与标注 2 的方法,

    主要功能 是在
    指定 
    delay 
    延迟后执行
    任务。
    区别是入参一个接受 Runnable 任务,一个接受 Callable 任务。

  • 标注 3 的方法,

    功能是在 initialDelay 后开始执行 command,而且以固定频率重复执行,依次是 initialDelay 
    + period、 initialDelay 
    + 2*period …

  • 标注 4 的方法

    ,功能是在  initialDelay 后开始执行 command
    ,随后在每一次执行终止和下一次执行开始之前都存在给定的延迟,如果任务执行时遇到异常,就会取消后续执行。

了解完方法定义,区别就很简单了:

  • ExcutorService 代表一个线程池,可以执行 Runnable 对象或者 Callable 对象所代表的线程;

  • ScheduledExecutorService
     是 
    ExcutorService
     的子类,可以在指定延迟后执行线程任务或者周期性的执行某个任务。

4




 Executor 框架使用:说的再多,都不如写一行代码! 





 

还是以开篇发工资的场景为例, 若借

线程池来实现
,假设允许开启 10 个线程来进行发工资(理解成 10 个人同时干活就行),代码改造如下。

// 待通知的消息

List<String> notifyMsgList = new ArrayList<String>(10000);

for (int i = 0; i < 10000; i++) {

notifyMsgList.add("发工资啦" + i);

}


// 1. 调用 Excutors 类的静态工厂方法创建一个 ExcutorService 对象(线程池);

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);

// 通知用户

for (String msg : notifyMsgList) {

// 2. 创建 Runnable 实现类或者 Callable 实现类的实例,作为线程执行任务。

// 3. 调用 ExcutorService 对象的 submit 方法来提交 Runnable 实例或 Callable 实例。

executorService.submit(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("通知:" + msg);

try {

Thread.sleep(10000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

});

}


//4. 调用 ExcutorService 对象的 shutdown 方法来关闭线程池。

executorService.shutdown();

程序跑起来,很清晰的能看出有 10 个线程同时在处理任务。

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好了,到这简单总结一下,使用线程池来编程时的步骤(仔细看代码注释就行啦)

  • 调用 Excutors 类的静态工厂方法创建一个 ExcutorService 对象(线程池);

  • 创建 Runnable 实现类或者 Callable 实现类的实例,作为线程执行任务;

  • 调用 ExcutorService 对象的 submit 方法来提交 Runnable 实例或 Callable 实例;

  • 调用 ExcutorService 对象的 shutdown 方法来关闭线程池。

既然提到了关闭线程池的
shutdown 方法,那
再抛一知识



shutdown 与 shutdownNow 的区别
是啥?

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写段程序很容易发现结论,还是借助上面发工资通知的代码,把通知的消息改为 11,把线程数改为 10。

首先
调用 
shutdown 方法关闭线程池
,代码
如下。

// 待通知的消息

List<String> notifyMsgList = new ArrayList<String>(10000);

for (int i = 0; i < 11; i++) {

notifyMsgList.add("发工资啦" + i);

}


// 1. 调用 Excutors 类的静态工厂方法创建一个 ExcutorService 对象(线程池);

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

// 通知用户

for (String msg : notifyMsgList) {

// 2. 创建 Runnable 实现类或者 Callable 实现类的实例,作为线程执行任务。

// 3. 调用 ExcutorService 对象的 submit 方法来提交 Runnable 实例或 Callable 实例。

executorService.submit(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "-->通知:" + msg);

try {

Thread.sleep(10000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

});

}


//4. 调用 ExcutorService 对象的 shutdown 方法来关闭线程池。

executorService.shutdown();

输出截图(执行完了,才优雅的终止)

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接着改造代码,调用 
shutdownNow 方法来关闭线程池
,代码
如下。

//4. 调用 ExcutorService 对象的 shutdownNow 方法来关闭线程池。

List<Runnable> tasks = executorService.shutdownNow();

System.out.println(tasks);

输出截图

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结论:

  • 当程序调用 shutdown 方法时,线程池将不再接受新的任务,但会将以前所有已提交的任务执行完成(优雅停服的背后支撑者);

  • 当调用 shutdownNow 方法来关闭线程池时,该方法会试图停止所有正在执行的活动任务,暂停处理正在等待的任务,并返回等待执行的任务列表。

5

寄语写最后 

本次,本次主要回顾了创建线程的方式,并对 JDK 对任务执行框架 Excutor 进行初步讲解,后续会带你一起走进这个框架背后隐藏的 
ThreadPoolExecutor 类,一起去探寻线程池背后的奥秘。


好了,本次就谈到这里,



一起聊技术、谈业务、喷架构,少走弯路,不踩大坑。

会持续输出原创精彩分享,敬请期待!

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原文 

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU2MDg5NzYzNA==&mid=2247485946&idx=1&sn=f632fae59cd77f1c4ce07ec17e0cf55c

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