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线程池(java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor)的使用(一)

2010-04-21 09:35 876 查看
一、简介

线程池类为 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor,常用构造方法为:

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,

long keepAliveTime, TimeUnit unit,

BlockingQueue<Runnable> workQueue,

RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize: 线程池维护线程的最少数量

maximumPoolSize:线程池维护线程的最大数量

keepAliveTime: 线程池维护线程所允许的空闲时间

unit: 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位

workQueue: 线程池所使用的缓冲队列

handler: 线程池对拒绝任务的处理策略

一个任务通过 execute(Runnable)方法被添加到线程池,任务就是一个 Runnable类型的对象,任务的执行方法就是 Runnable类型对象的run()方法。

当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时:

l 如果此时线程池中的数量小于corePoolSize,即使线程池中的线程都处于空闲状态,也要创建新的线程来处理被添加的任务。

l 如果此时线程池中的数量等于 corePoolSize,但是缓冲队列 workQueue未满,那么任务被放入缓冲队列。

l 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量小于maximumPoolSize,建新的线程来处理被添加的任务。

l 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量等于maximumPoolSize,那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。也就是:处理任务的优先级为:核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize,如果三者都满了,使用handler处理被拒绝的任务。

l 当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时,如果某线程空闲时间超过keepAliveTime,线程将被终止。这样,线程池可以动态的调整池中的线程数。

unit可选的参数为java.util.concurrent.TimeUnit中的几个静态属性:

NANOSECONDS、

MICROSECONDS、

MILLISECONDS、

SECONDS。

workQueue常用的是:java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue

handler有四个选择:

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()

抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()

重试添加当前的任务,他会自动重复调用execute()方法

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()

抛弃旧的任务

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()

抛弃当前的任务

二、相关参考

一个 ExecutorService,它使用可能的几个池线程之一执行每个提交的任务,通常使用 Executors 工厂方法配置。

线程池可以解决两个不同问题:由于减少了每个任务调用的开销,它们通常可以在执行大量异步任务时提供增强的性能,并且还可以提供绑定和管理资源(包括执行集合任务时使用的线程)的方法。每个 ThreadPoolExecutor 还维护着一些基本的统计数据,如完成的任务数。

为了便于跨大量上下文使用,此类提供了很多可调整的参数和扩展挂钩。但是,强烈建议程序员使用较为方便的 Executors 工厂方法 Executors.newCachedThreadPool()(无界线程池,可以进行自动线程回收)、Executors.newFixedThreadPool(int)(固定大小线程池)和 Executors.newSingleThreadExecutor()(单个后台线程),它们均为大多数使用场景预定义了设置。否则,在手动配置和调整此类时,使用以下指导:

核心和最大池大小

ThreadPoolExecutor 将根据 corePoolSize(参见 getCorePoolSize())和 maximumPoolSize(参见 getMaximumPoolSize())设置的边界自动调整池大小。当新任务在方法 execute(java.lang.Runnable) 中提交时,如果运行的线程少于 corePoolSize,则创建新线程来处理请求,即使其他辅助线程是空闲的。如果运行的线程多于 corePoolSize 而少于 maximumPoolSize,则仅当队列满时才创建新线程。如果设置的
corePoolSize 和 maximumPoolSize 相同,则创建了固定大小的线程池。如果将 maximumPoolSize 设置为基本的无界值(如 Integer.MAX_VALUE),则允许池适应任意数量的并发任务。在大多数情况下,核心和最大池大小仅基于构造来设置,不过也可以使用 setCorePoolSize(int) 和 setMaximumPoolSize(int) 进行动态更改。

按需构造

默认情况下,即使核心线程最初只是在新任务需要时才创建和启动的,也可以使用方法 prestartCoreThread() 或 prestartAllCoreThreads() 对其进行动态重写。

创建新线程

使用 ThreadFactory 创建新线程。如果没有另外说明,则在同一个 ThreadGroup 中一律使用 Executors.defaultThreadFactory() 创建线程,并且这些线程具有相同的 NORM_PRIORITY 优先级和非守护进程状态。通过提供不同的 ThreadFactory,可以改变线程的名称、线程组、优先级、守护进程状态,等等。如果从 newThread 返回 null 时 ThreadFactory 未能创建线程,则执行程序将继续运行,但不能执行任何任务。

保持活动时间

如果池中当前有多于 corePoolSize 的线程,则这些多出的线程在空闲时间超过 keepAliveTime 时将会终止(参见 getKeepAliveTime(java.util.concurrent.TimeUnit))。这提供了当池处于非活动状态时减少资源消耗的方法。如果池后来变得更为活动,则可以创建新的线程。也可以使用方法 setKeepAliveTime(long, java.util.concurrent.TimeUnit) 动态地更改此参数。使用 Long.MAX_VALUE TimeUnit.NANOSECONDS
的值在关闭前有效地从以前的终止状态禁用空闲线程。

排队

所有 BlockingQueue 都可用于传输和保持提交的任务。可以使用此队列与池大小进行交互:

A. 如果运行的线程少于 corePoolSize,则 Executor 始终首选添加新的线程,而不进行排队。

B. 如果运行的线程等于或多于 corePoolSize,则 Executor 始终首选将请求加入队列,而不添加新的线程。

C. 如果无法将请求加入队列,则创建新的线程,除非创建此线程超出 maximumPoolSize,在这种情况下,任务将被拒绝。

排队有三种通用策略:

直接提交。工作队列的默认选项是 SynchronousQueue,它将任务直接提交给线程而不保持它们。在此,如果不存在可用于立即运行任务的线程,则试图把任务加入队列将失败,因此会构造一个新的线程。此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求集合时出现锁定。直接提交通常要求无界 maximumPoolSizes 以避免拒绝新提交的任务。当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时,此策略允许无界线程具有增长的可能性。

无界队列。使用无界队列(例如,不具有预定义容量的 LinkedBlockingQueue)将导致在所有 corePoolSize 线程都忙的情况下将新任务加入队列。这样,创建的线程就不会超过 corePoolSize。(因此,maximumPoolSize 的值也就无效了。)当每个任务完全独立于其他任务,即任务执行互不影响时,适合于使用无界队列;例如,在 Web 页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请求,当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时,此策略允许无界线程具有增长的可能性。

有界队列。当使用有限的 maximumPoolSizes 时,有界队列(如 ArrayBlockingQueue)有助于防止资源耗尽,但是可能较难调整和控制。队列大小和最大池大小可能需要相互折衷:使用大型队列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系统资源和上下文切换开销,但是可能导致人工降低吞吐量。如果任务频繁阻塞(例如,如果它们是 I/O 边界),则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间。使用小型队列通常要求较大的池大小,CPU 使用率较高,但是可能遇到不可接受的调度开销,这样也会降低吞吐量。

被拒绝的任务

当 Executor 已经关闭,并且 Executor 将有限边界用于最大线程和工作队列容量,且已经饱和时,在方法 execute(java.lang.Runnable) 中提交的新任务将被拒绝。在以上两种情况下,execute 方法都将调用其 RejectedExecutionHandler 的 RejectedExecutionHandler.rejectedExecution(java.lang.Runnable, java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor)
方法。下面提供了四种预定义的处理程序策略:

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