史上最全线程池超详解(建议收藏)

mikechen的互联网架构 05-27 968

前言：

现在咱们对“java线程详解”都比较关心，看官们都需要了解一些“java线程详解”的相关文章。那么小编同时在网络上收集了一些对于“java线程详解””的相关资讯，希望朋友们能喜欢，你们一起来学习一下吧！

线程池是Java高级工程师必备技术，下面我详细介绍线程的原理参数、执行流程、以及详细的创建方式@mikechen

线程池简介

线程 thread是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，我们的程序最终都是由线程进行运作。

在Java中创建和销毁线程的动作是很消耗资源的，因此就出现了所谓“池化资源”技术，线程这里就出现了“线程池”，线程池是池化资源技术的一个应用。

所谓线程池，顾名思义就是预先按某个规定创建若干个可执行线程放入一个容器中（线程池），需要使用的时候从线程池中去取，用完之后不销毁而是放回去，从而减少了线程创建和销毁的次数，达到节约资源的目的。

为什么需要线程池?

主要分为如下3点：

1.降低资源消耗

刚刚上面提到的池化技术，这是线程池的第一个核心要素，利用池化技术可以减少了线程创建和销毁的次数，从而降低降低资源消耗。

2.提高响应速度

每当有任务到来时，直接复用线程池中的线程，而不需要等待新线程的创建，这个动作可以带来响应速度的提升。

3.提升系统稳定

可以根据系统的承受能力，调整线程池中的工作线程的数量，防止因为线程过多服务器变慢或死机，从而提升系统的稳定性。

线程池的风险

虽然线程池是构建多线程应用程序的强大机制，但使用它并不是没有风险的。

用线程池构建的应用程序容易遭受任何其它多线程应用程序容易遭受的所有并发风险，诸如同步错误和死锁，它还容易遭受特定于线程池的少数其它风险，诸如与池有关的死锁、资源不足和线程泄漏。

1.死锁

任何多线程应用程序都有死锁风险。

当一组进程或线程中的每一个都在等待一个只有该组中另一个进程才能引起的事件时，我们就说这组进程或线程死锁了。

死锁的最简单情形是：线程 A 持有对象 X 的独占锁，并且在等待对象 Y 的锁，而线程 B 持有对象 Y 的独占锁，却在等待对象 X 的锁。除非有某种方法来打破对锁的等待（Java 锁定不支持这种方法），否则死锁的线程将永远等下去。

2.资源不足

线程池的一个优点在于：相对于其它替代调度机制而言，它们通常执行得很好，但只有恰当地调整了线程池大小时才是这样的。

线程消耗包括内存和其它系统资源在内的大量资源。

除了 Thread 对象所需的内存之外，每个线程都需要两个可能很大的执行调用堆栈。除此以外，JVM 可能会为每个 Java 线程创建一个本机线程，这些本机线程将消耗额外的系统资源。

最后，虽然线程之间切换的调度开销很小，但如果有很多线程，环境切换也可能严重地影响程序的性能。

如果线程池太大，那么被那些线程消耗的资源可能严重地影响系统性能。在线程之间进行切换将会浪费时间，而且使用超出比您实际需要的线程可能会引起资源匮乏问题，因为池线程正在消耗一些资源，而这些资源可能会被其它任务更有效地利用。

3.线程泄漏

各种类型的线程池中一个严重的风险是线程泄漏，当从池中除去一个线程以执行一项任务，而在任务完成后该线程却没有返回池时，会发生这种情况。发生线程泄漏的一种情形出现在任务抛出一个 RuntimeException 或一个 Error 时。

如果池类没有捕捉到它们，那么线程只会退出而线程池的大小将会永久减少一个。当这种情况发生的次数足够多时，线程池最终就为空，而且系统将停止，因为没有可用的线程来处理任务。

4.请求过载

仅仅是请求就压垮了服务器，这种情况是可能的。在这种情形下，我们可能不想将每个到来的请求都排队到我们的工作队列，因为排在队列中等待执行的任务可能会消耗太多的系统资源并引起资源缺乏。在这种情形下决定如何做取决于您自己；在某些情况下，您可以简单地抛弃请求，依靠更高级别的协议稍后重试请求，您也可以用一个指出服务器暂时很忙的响应来拒绝请求。

线程池的核心参数

所谓的线程池的参数是指在使用 ThreadPoolExecutor 创建线程池时所设置的 7 个参数。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                          int maximumPoolSize,                          long keepAliveTime,                          TimeUnit unit,                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,                          ThreadFactory threadFactory,                          RejectedExecutionHandler handler) {}

如下图所示：

1.corePoolSize（线程池的基本大小）

当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。

2.runnableTaskQueue（任务队列）

用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。

ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出）排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue。PriorityBlockingQueue：一个具有优先级得无限阻塞队列。

3.maximumPoolSize（线程池最大大小）

线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

4.ThreadFactory：用于设置创建线程的工厂

可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字，Debug和定位问题时非常又帮助。

5.RejectedExecutionHandler（饱和策略）

当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。n AbortPolicy：直接抛出异常。

CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。

6.keepAliveTime（线程活动保持时间）

线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。

7.TimeUnit（线程活动保持时间的单位）

可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

线程池的实现原理

1、判断线程池里的核心线程是否都在执行任务，如果不是（核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建）则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务，则进入下个流程。

2、线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。

3、判断线程池里的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

线程池的创建方式

Java提供的7种线程池实现，这 7 种实现方法分别是：

1）Executors.newFixedThreadPool

创建一个固定大小的线程池，可控制并发的线程数，超出的线程会在队列中等待。