Java并发编程艺术(六) Java中的线程池、Executor架构

1、线程池的实现原理

  • 线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务,如果不是,则创建新的工作线程来执行,如果都在执行则进入下个流程。
  • 线程池判断工作队列是否已满。如果没满,任务存储在工作队列;如果满了,进入下个流程。
  • 线程池判断所有线程是否都处于工作状态,如果没有则新建线程来执行任务,如果满了则交给饱和策略处理。
线程池处理
线程池执行
  • 当前运行线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行,需要获取全局锁。
  • 如果运行线程等于或多于corePoolSize,则加入BlockingQueue。
  • 如果BlockingQueue满了,则创建新的线程来处理任务,需要获取全局锁。
  • 如果创建新线程会超过最大PoolSize,将被拒绝。
  • 设计中尽可能避免获取全局锁。
  • 线程池创建线程时,会将线程封装成工作线程Worker,Worker在执行完任务后,还会循环获取工作队列里的任务来执行。
Worker

2、线程池的使用。

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds, runnableTaskQueue, runnableTaskQueue, handler)

  • 这个runnableTaskQueue是用于保存等待执行任务的队列。
  • execute()用于提交不需要返回值的任务。
threadsPool.execute(new Runnable() {});
  • submit()方法用于提交需要返回值的任务。
Future<Object> future = executor.submit();
  • shutdonwNow首先将线程池的状态设置成STOP,然后尝试停止所有正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行任务的列表。shutdown将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。如果任务不一定要执行完才使用shutdownNow。
  • CPU密集型任务应配置尽可能小线程Ncpu +1个线程。IO密集由于任务线程并不是一直执行任务,应配置尽可能多的线程。混合型任务如果可以拆分则进行拆分。

3、Executor框架

在上层,Java多线程程序通常将应用分解为若干个任务,然后使用用户级的调度器将这些任务映射为固定数量的线程。在底层,操作系统内核将这些线程映射到硬件处理器上。
HotSpot VM线程模型中,Java线程被一对一映射为本地操作系统线程。

量级调度模型
  • 任务,包括被执行任务需要实现的接口:Runnable、Callable。
  • 任务的执行,执行机制的核心接口Executor,以及继承自Executor的ExecutorService接口。
  • 异步计算的结果。
Executor
  • Executor将任务的提交与任务的执行分离。
Executor执行

FixedThreadPool

  • 当线程池中的线程数大于corePoolSize时,keepAliveTime为多于空闲线程等待新任务的最长时间,超过后多于的线程池将被终止。
FixedThreadPool

SingleThreadExecutor

  • corePoolSize和maximumPoolSize被设置为1。
  • 使用单个worker线程的Executor。
SingleThreadTExecutor

CachedThreadPool

  • 根据需要创建新线程的线程池,corePoolSize被设置为0,maximumPoolSize被设置为Interger.MAX_VALUE,即无界。
  • 使用SynchronousQueue作为线程池的工作队列。如果主线程提交任务的速度高于maximumPool中线程处理任务的速度时,CachedThreadPool会不断创建新线程。
CachedThreadPool

ScheduledThreadPoolExecutor

  • 使用DelayQueue当任务队列。
ScheduledThreadPoolExecutor

FutureTask

  • 基于AbstractQueueSynchronizer实现。
  • 每一个基于AQS实现的同步器都会包含两种基本操作,至少一个acquire和至少一个release。
FutureTask
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