阻塞队列的应⽤——线程池

• 一 线程池基本概念
• 二 线程池三种常⽤创建⽅式
• • 2.1.newFixedThreadPool线程池：
  • 2.2.newSingleThreadExecutor线程池：
  • 2.3.newCachedThreadPool线程池：
  • 2.4. 线程池代码演示
• 三 线程池创建的七个参数
• 四 线程池底层原理
• • 理解：
  • 案例图：
  • 原理图：
  • 流程图：
  • 线程池使用注意：
• 五 线程池的拒绝策略
• • AbortPolicy拒绝策略
  • CallerRunsPolicy拒绝策略
  • DiscardOldestPolicy拒绝策略
  • DiscardPolicy拒绝策略
• 六 实际⽣产使⽤哪⼀个线程池？
• 七 ⾃定义线程池参数选择

一 线程池基本概念

概念： 线程池主要是控制运⾏线程的数量，将待处理任务放到等待队列，然后创建线程执⾏这些任务。 如果超过了最⼤线程数，则等待。
为什么⽤线程池？

10年前单核CPU电脑，假的多线程，像⻢戏团⼩丑玩多个球，CPU需要来回切换。
现在是多核电脑，多个线程各⾃跑在独⽴的CPU上，不⽤切换效率⾼。

线程池的优点：
线程池做的⼯作主要是控制运⾏的线程数量，处理过程中将任务放⼊队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最⼤数量，超出数量的线程排队等候，等其他线程执⾏完毕，再从队列中取出任务来执⾏。
线程池的主要特点为：线程复⽤；控制最⼤并发数；管理线程。

1. 线程复⽤：不⽤⼀直new新线程，重复利⽤已经创建的线程来降低线程的创建和销毁开销，节省系统资源。
2. 提⾼响应速度：当任务达到时，不⽤创建新的线程，直接利⽤线程池的线程。
3. 管理线程：可以控制最⼤并发数，控制线程的创建等。

体系： Executor→→ExecutorService→AbstractExecutorService→ThreadPoolExecutor。
ThreadPoolExecutor是线程池创建的核⼼类。类似Arrays、Collections工具类，Executor也有自己的工具类Executors。

二 线程池三种常⽤创建⽅式

2.1.newFixedThreadPool线程池：

使⽤ LinkedBlockingQueue实现，定⻓线程池。
特点：执⾏⻓期任务性能好，创建⼀个线程池，⼀池有N个固定的线程，有固定线程数的线程

2.2.newSingleThreadExecutor线程池：

使⽤ LinkedBlockingQueue实现，⼀池只有⼀个线程。
特点：⼀个任务⼀个任务的执⾏，⼀池⼀线程

2.3.newCachedThreadPool线程池：

使⽤ SynchronousQueue实现，变⻓线程池。
特点：执⾏很多短期异步任务，线程池根据需要创建新线程，但在先前构建的线程可⽤时将重⽤他们。 可扩容，遇强则强

2.4. 线程池代码演示

任务类
模拟十个客户来办理业务

 private static void threadPoolTask(ExecutorService threadPool) {//模拟有10个顾客来办理业务try {for (int i = 1; i <= 10; i++) {threadPool.execute(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t办理业务");try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {threadPool.shutdown();}}

1. newFixedThreadPool线程池
   创建线程数为5，观察结果发现5个线程一起执行

 //一个池子有5个工作线程，类似银行有5个受理窗口threadPoolTask(Executors.newFixedThreadPool(5));

2. newSingleThreadExecutor线程池

创建newSingleThreadExecutor线程池，观察结果发现只有一个线程可以使用。

System.out.println("======Single Thread Pool=========");// //一个池子有1个工作线程，类似银行有1个受理窗口threadPoolTask( Executors.newSingleThreadExecutor() );

3. newCachedThreadPool线程池：
   创建newCachedThreadPool，观察结果有10个客户，就有<=10个线程执行任务。有可能业务员办事快，接着又给其他客户办理业务

        System.out.println("=====Cached Thread Pool=======");// //不定量线程，一个池子有N个工作线程，类似银行有N个受理窗口threadPoolTask( Executors.newCachedThreadPool() );

问题：
上述我们使用10个客户来模拟，如果用100个呢，我们来观察结果

三 线程池创建的七个参数

四 线程池底层原理

理解：

线程池的创建参数，就像⼀个银⾏。

1. corePoolSize就像银⾏的“当值窗⼝“，⽐如今天有2位柜员在受理客户请求（任务）。
2. 如果超过2个客户，那么新的客户就会在等候区（等待队列workQueue）等待。
3. 当等候区也满了，这个时候就要开启“加班窗⼝”，让其它3位柜员来加班，此时达到最⼤窗⼝maximumPoolSize，为5个。
4. 如果开启了所有窗⼝，等候区依然满员，此时就应该启动”拒绝策略handler ，告诉不断涌⼊的客户， 叫他们不要进⼊，已经爆满了。
5. 由于不再涌⼊新客户，办完事的客户增多，窗⼝开始空闲，这个时候就通过 keepAlivetTime将多余的3个”加班窗⼝“取消，恢复到2个”当值窗⼝“

案例图：

原理图：

上⾯银⾏的例⼦，实际上就是线程池的⼯作原理。

流程图：

流程：

1. 在创建了线程池后，开始等待请求。
2. 当调⽤execute()⽅法添加⼀个请求任务时，线程池会做出如下判断：
   2.1 如果正在运⾏的线程数量⼩于corePoolSize，那么⻢上创建核⼼线程运⾏执⾏这个任务；
   2.2 如果正在运⾏的线程数量⼤于或等于corePoolSize，那么将这个任务放⼊队列；
   2.3 如果这个时候等待队列已满，且正在运⾏的线程数量⼩于maximumPoolSize ，那么还是要创
   建⾮核⼼线程⽴刻运⾏这个任务；
   2.4 如果这个时候等待队列已满，且正在运⾏的线程数量⼤于或等于 maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执⾏。
3. 当⼀个线程完成任务时，它会从等待队列中取出下⼀个任务来执⾏。
4. 当⼀个线程⽆事可做超过⼀定的时间（ keepAliveTime）后，线程会判断：
   如果当前运⾏的线程数⼤于 corePoolSize，那么这个⾮核⼼线程就被停掉。当线程池的所有任
   务完成后，它最终会收缩到corePoolSize的⼤⼩。

线程池使用注意：

《Java 开发⼿册》是阿⾥巴巴集团技术团队：

五 线程池的拒绝策略

当等待队列满时，且达到最⼤线程数，再有新任务到来，就需要启动拒绝策略。JDK提供了四种拒绝策
略，分别是：

1. AbortPolicy：默认的策略，直接抛出 RejectedExecutionException异常，阻⽌系统正常运⾏。
2. CallerRunsPolicy：既不会抛出异常，也不会终⽌任务，⽽是将任务返回给调⽤者，从⽽降低新任务的流量。
3. DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加⼊队列中尝试再次提交任务。
4. DiscardPolicy：该策略默默地丢弃⽆法处理的任务，不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失，这是最好的⼀种策略。

AbortPolicy拒绝策略

CallerRunsPolicy拒绝策略

DiscardOldestPolicy拒绝策略

DiscardPolicy拒绝策略

六 实际⽣产使⽤哪⼀个线程池？

单⼀、可变、定⻓都不⽤！原因就是FixedThreadPool和 SingleThreadExecutor底层都是⽤ LinkedBlockingQueue实现的，这个队列最⼤⻓度为 Integer.MAX_VALUE，显然会导致OOM。所以实际⽣产⼀般⾃⼰通过的7个参数，⾃定义线程池

  System.out.println("=====Custom Thread Pool=======");threadPoolTask( new ThreadPoolExecutor(2,5,1L,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(3),Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()));

结果分析

七 ⾃定义线程池参数选择

对于CPU密集型任务，最⼤线程数是CPU线程数+1。
对于IO密集型任务（文件上传下载），尽量多配点，可以是CPU线程数*2，或者CPU线程数/(1-阻塞系数)。

IO密集型，即该任务需要⼤量的IO，即⼤量的阻塞。
在单线程上运⾏IO密集型的任务会导致浪费⼤量的CPU运算能⼒浪费在等待。
所以在IO密集型任务中使⽤多线程可以⼤⼤的加速程序运⾏，及时在单核CPU上，这种加速主要就是利⽤了被浪费掉的阻塞时间。
IO密集型时，⼤部分线程都阻塞，故需要多配置线程数：
**参考公式：**CPU核数 / 1 - 阻塞系数 阻塞系数在 0.8~0.9 之间
⽐如 8 核 CPU：8/1 - 0.9 = 80个线程数