Java 线程池、定时器

目录一、线程池1.Executors类2.ThreadPoolExecutor类2.1 核心参数2.2 工作原理2.3 线程池状态管理2.4 线程池大小计算公式二、定时器1.ScheduledThreadPoolExecutor类1.1 核心参数1.2 延迟不循环任务1.3 延迟循环任务1.4 工作原理了解该类的原理需要先学习Java阻塞队列、延迟队列如果只想会用那么可以继续往下看。一、线程池BlockingQueue可以实现阻塞任务但是需要手动维护消费者线程线程池就是复用消费者线程的阻塞队列。1.Executors类Executors用于快速创建线程池常用两个方法Executors.newCachedThreadPool()创建一个没有线程上限的线程池生产者提交任务时如果没有空闲线程那么就会创建一个新的线程。Executors.newFixedThreadPool(int nThread)创建一个有线程上限的线程池基于LinkedBlockingQueue实现如果消费者线程数达到上限那么生产者将任务提交到双向链表。classMyServiceimplementsRunnable{Overridepublicvoidrun(){System.out.println(调用线程Thread.currentThread().getName()执行业务);}}publicclassTestThread{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){// main线程ExecutorServicethreadPoolExecutors.newCachedThreadPool();threadPool.submit(newMyService());}}2.ThreadPoolExecutor类2.1 核心参数ThreadPoolExecutor用于更灵活的自定义线程池成员变量如下corePoolSize线程池中核心线程数量不会被销毁maximumPoolSize线程池中最大线程数核心线程临时线程keepAliveTime空闲时间临时线程空闲多久被销毁unit空闲时间单位workQueue阻塞队列具体可以通过JMH压测确定ArrayBlockingQueue基于环形数组做任务队列不会频繁创建结点和GC内存稳定。LinkedBlockingQueue基于双ReentrantLock实现并发能力更好追求高并发能接受GC波动。threadFactory线程创建方式通过Executors类的静态方法设置默认继承Thread。handler最大线程数溢出时新任务的处理方案ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: 丢弃任务并抛出异常是默认的策略。ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy丢弃任务但是不抛出异常不推荐。ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy抛弃阻塞队列中等待最久的任务然后把当前任务加入队列中。ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy直接调用任务的run()方法绕过线程池直接在当前线程中执行任务。classMyServiceimplementsRunnable{Overridepublicvoidrun(){System.out.println(调用线程Thread.currentThread().getName()执行业务);}}publicstaticvoidmain(Stringargs[]){// main线程ThreadPoolExecutorpoolExecutornewThreadPoolExecutor(3,6,60,TimeUnit.SECONDS,newArrayBlockingQueue(3),Executors.defaultThreadFactory(),newThreadPoolExecutor.AbortPolicy());poolExecutor.submit(newMyService());}2.2 工作原理看流程前先区分好任务队列和等待队列。任务队列BlockingQueue中的双向链表、环形数组存放任务作为共享资源。等待队列BlockingQueue中的Condition等待队列存放生产者和消费者线程用于串行存取任务。实例化线程池对象初始线程池中可用线程为0。生产者调用submit()方法向线程池中提交任务。submit()内部调用addWorker(true)在创建一个核心线程来执行这个任务。当核心线程已满时submit()内部调用workQueueOffer()把任务存储到任务队列队尾核心线程空闲后会从任务队列队头中取任务并执行。如果任务队列满了submit()内部调用addWorker(false)在创建临时线程来执行该任务。当线程池总线程数量超过最大线程数时submit()内部调用reject()方法按照handler任务拒绝策略处理多余的任务。临时线程超过keepalive时间没有工作线程池内和外都没有任务那么run()方法正常结束线程被GC回收。核心线程不会被销毁。2.3 线程池状态管理Running调用execute()接受新的任务并处理。Shutdown调用shutdown()线程池不允许submit()新的任务但会处理阻塞队列中已提交的任务。Stop调用showdownNow()线程池不允许submit()新的任务且终止正在执行中的任务不再执行任何任务。Terminated所有线程都终止。2.4 线程池大小计算公式CPU密集型任务逻辑处理器数量1注意逻辑处理器≠CPU核数CPU密集型任务主要消耗CPU资源如果线程数大于逻辑处理器数量会因为抢占式调度导致频繁切换线程反而降低整体性能。1是为了防止偶发的页缺失或其他原因导致的任务暂停这个额外的线程可以顶上保证CPU占用率。I/O密集型任务逻辑处理器数量*(1平均等待时间/平均工作时间)一般取逻辑处理器数量*21IO密集型任务如HTTP调用、数据库读写、文件读写的特点是线程大部分时间在等待IO操作完成只有少部分时间在使用CPU进行计算。如果等待时间是工作时间的10倍那么意味着1个CPU核心在运行线程A的100ms计算后线程A需要等待1000ms。在这1000ms内这个CPU核心可以处理大约10个其他线程的计算。因此线程数可以开得比CPU核心数多得多以充分利用CPU。可以在任务中通过记录日志来获得cpu的执行时间end-start和mysql的i/o时间end-start。二、定时器1.ScheduledThreadPoolExecutor类DelayQueue可以实现定时任务但是需要手动维护消费者线程ScheduledThreadPoolExecutor就是复用消费者线程的延迟队列是ThreadPoolExecutor的子类。1.1 核心参数虽然是ThreadPoolExecutor的子类但是ScheduledThreadPoolExecutor没有临时线程的概念因为DelayQueue满了会自动扩容corePoolSize线程池中核心线程数量不能被销毁workQueue使用延迟队列。threadFactory创建线程的方式通过Executors类的静态方法设置默认继承Thread。handler最大线程数溢出时新任务的处理方案ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: 丢弃任务并抛出异常是默认的策略。ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy丢弃任务但是不抛出异常不推荐。ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy抛弃阻塞队列中等待最久的任务然后把当前任务加入队列中。ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy直接调用任务的run()方法绕过线程池直接在当前线程中执行任务。1.2 延迟不循环任务DelayQueue就能实现延迟不循环任务。schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)command任务delay延迟时间unit延迟单位ComponentSlf4jpublicclassMineExecutors{privatefinalstaticScheduledExecutorServiceschedulerExecutors.newScheduledThreadPool(5);privatefinalstaticSimpleDateFormatformatnewSimpleDateFormat(yyyy-MM-dd HH:mm:sss);PostConstructpublicvoidinit(){scheduler.schedule(()-{try{log.info(开始执行...time {},format.format(newDate()));Thread.sleep(1000);log.info(执行结束...time {},format.format(newDate()));}catch(Exceptione){log.error(定时任务执行出错);}},5,TimeUnit.SECONDS);log.info(初始化成功 {},format.format(newDate()));}}1.3 延迟循环任务DelayQueue并没有定义延迟循环任务所以这个方法应该是在延迟不循环任务的基础上任务的run()方法最后判断是否是循环任务是的话由消费者重新提交到延迟队列反正延迟队列中生产者消费者共用一把ReentrantLock。scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)command任务initialDelay初始化完成后延迟多长时间执行第一次任务delay任务执行时间间隔unit单位ComponentSlf4jpublicclassMineExecutors{privatefinalstaticScheduledExecutorServiceschedulerExecutors.newScheduledThreadPool(5);privatefinalstaticSimpleDateFormatformatnewSimpleDateFormat(yyyy-MM-dd HH:mm:ss);PostConstructpublicvoidinit(){scheduler.scheduleWithFixedDelay(()-{try{log.info(开始执行...time {},format.format(newDate()));Thread.sleep(5000);log.info(执行结束...time {},format.format(newDate()));}catch(Exceptione){log.error(定时任务执行出错);}},0,3,TimeUnit.SECONDS);log.info(初始化成功 {},format.format(newDate()));}}1.4 工作原理实例化定时器对象需要给定核心线程数。定时器不存在非核心线程。生产者调用schedule()方法向定时器提交任务。schedule()内部调用addWorker(true)创建一个核心线程来执行这个任务。核心线程创建后如果任务还没到期核心线程会进入Condition处于TIME_WAIT状态等待时间为任务到期时间。核心线程已满时调用workQueueOffer()把任务存储到优先队列中。存储任务基于堆的数组实现生产者存入任务时会判断数组是否溢出执行grow()扩容。