資料庫調優-03 （索引）
阿新 • • 發佈：2021-10-03
建立執行緒的四種方式
- 實現Runnable介面，重寫run()方法（避免多繼承侷限）
- 繼承Thread類，重寫run()方法（本質：Thread類也是實現Runnable介面）
- 實現Callable介面，重寫call()方法，有返回值
- 使用執行緒池（使用原因：不推薦手動建立執行緒，不方便管理，易造成較大開銷或浪費）
初識執行緒池
在Java中，我們可以利用多執行緒來最大化地壓榨CPU多核計算的能力。但是，執行緒本身是把雙刃劍，我們需要知道它的利弊，才能在實際系統中游刃有餘地運用。
執行緒池，本質上是一種物件池，用於管理執行緒資源。 在任務執行前，需要從執行緒池中拿出執行緒來執行。在任務執行完成之後，需要把執行緒放回執行緒池。通過執行緒的這種反覆利用機制，可以有效地避免直接建立執行緒所帶來的壞處。
不使用執行緒池的壞處：
- 頻繁的執行緒建立和銷燬會佔用更多的CPU和記憶體；
- 頻繁的執行緒建立和銷燬會對GC產生比較大的壓力；
- 執行緒太多，執行緒切換帶來的開銷將不可忽視；
- 執行緒太少，多核CPU得不到充分利用，是一種浪費。
執行緒池的好處：
- 降低資源的消耗。執行緒本身是一種資源，建立和銷燬執行緒會有CPU開銷；建立的執行緒也會佔用一定的記憶體；
- 提高任務執行的響應速度。任務執行時，可以不必等到執行緒建立完之後再執行；
- 提高執行緒的可管理性。執行緒不能無限制地建立，需要進行統一的分配、調優和監控。
因此，我們有必要對執行緒池進行比較完整地說明，以便能對執行緒池進行正確地治理。
執行緒池實現原理
執行緒池主要處理流程
通過上圖，我們看到了執行緒池的主要處理流程。我們的關注點在於，任務提交之後是怎麼執行的。大致如下：
- 判斷核心執行緒池是否已滿，如果不是，則建立執行緒執行任務；
- 如果核心執行緒池滿了，判斷佇列是否滿了，如果佇列沒滿，將任務放在佇列中；
- 如果佇列滿了，則判斷執行緒池是否已滿，如果沒滿，建立執行緒執行任務；
- 如果執行緒池也滿了，則按照拒絕策略對任務進行處理。
在jdk裡面，我們可以將處理流程描述得更清楚一點。來看看ThreadPoolExecutor的處理流程。
ThreadPoolExecutor的處理流程：
corePool-> 核心執行緒池maximumPool-> 執行緒池BlockQueue-> 佇列RejectedExecutionHandler-> 拒絕策略
程式碼示例
Executors（不推薦使用）
Executors類建立執行緒池的方法歸根結底都是呼叫ThreadPoolExecutor類，只不過對每個方法賦值不同的引數去構造ThreadPoolExecutor物件。
- newCachedThreadPool：建立一個可快取的執行緒池，如果執行緒池長度超過處理需要，可靈活回收空閒執行緒，若無可回收，則新建執行緒。
- newFixedThreadPool：建立一個定長執行緒池，可控制執行緒最大併發數，超出的執行緒會在佇列中等待
- newScheduledThreadPool：建立一個定長執行緒池，支援定時及週期性任務執行。
- newSingleThreadExecutor：建立一個單執行緒化的執行緒池，它只會用唯一的工作執行緒來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先順序)執行。
注意：執行緒池不允許使用Executors去建立，而是通過ThreadPoolExecutor的方式建立。
原因：上述四個方法的建立的佇列大小預設都是Integer.MAX_VALUE，堆積過多的任務請求會可能導致OOM。
public class ThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(2);
// 定時排程，每個排程任務會至少等待`period`的時間，
// 如果任務執行的時間超過`period`，則等待的時間為任務執行的時間
executor.scheduleAtFixedRate(() -> {
try {
Thread.sleep(10000);
System.out.println(System.currentTimeMillis() / 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);
// 定時排程，延遲`delay`後執行，且只執行一次
executor.schedule(() -> System.out.println("5 秒之後執行 schedule"), 5, TimeUnit.SECONDS);
}
}
ThreadPoolExecutor
- corePoolSize: 常駐核心執行緒數，如果大於0，即使本地任務執行完也不會被銷燬
- maximumPoolSize： 執行緒池能夠容納可同時執行的最大執行緒數
- keepAliveTime: 執行緒池中執行緒空閒的時間，當空閒時間達到該值時，執行緒會被銷燬， 只剩下 corePoolSize 個執行緒數量。
- unit： 空閒時間的單位。一般以TimeUnit類定義時分秒。
- workQueue: 當請求的執行緒數大於 corePoolSize 時，執行緒進入該阻塞佇列。
- LinkedBlockingQueue：無界佇列，當不指定佇列大小時，將會預設為Integer.MAX_VALUE大小的佇列，因此大量的任務將會堆積在佇列中，最終可能觸發OOM。
- ArrayBlockingQueue：有界佇列，基於陣列的先進先出佇列，此佇列建立時必須指定大小。
- PriorityBlockingQueue：有界佇列，基於優先順序任務的，它是通過Comparator決定的。
- SynchronousQueue：這個佇列比較特殊，它不會儲存提交的任務，而是將直接新建一個執行緒來執行新來的任務
- threadFactory: 執行緒工廠，用來生產一組相同任務的執行緒，同時也可以通過它增加字首名，虛擬機器棧分析時更清晰
- handler: 執行拒絕策略，當 workQueue 已滿，且超過maximumPoolSize 最大值，就要通過這個來處理，比如拒絕，丟棄等，這是一種限流的保護措施。
- AbortPolicy：預設的拒絕策略，拋RejectedExecutionException異常
- DiscardPolicy：相當大膽的策略，直接丟棄任務，沒有任何異常丟擲
- DiscardOldestPolicy：丟棄最老的任務，其實就是把最早進入工作佇列的任務丟棄，然後把新任務加入到工作佇列
- CallerRunsPolicy：提交任務的執行緒自己去執行該任務
- 執行緒池關閉
- shutdown() : 不會立刻終止執行緒，等所有快取佇列中的任務都執行完畢後才會終止。
- shutdownNow() : 立即終止執行緒池，並嘗試打斷正在執行的任務，並且清空任務快取佇列，返回尚未執行的任務
- 執行緒池監控
- long getTaskCount()：獲取已經執行或正在執行的任務數
- long getCompletedTaskCount()：獲取已經執行的任務數
- int getLargestPoolSize()：獲取執行緒池曾經建立過的最大執行緒數，根據這個引數，我們可以知道執行緒池是否滿過
- int getPoolSize()：獲取執行緒池執行緒數
- int getActiveCount()：獲取活躍執行緒數（正在執行任務的執行緒數）
public class ThreadPool {
public static void main( String[] args ){
// maximumPoolSize設定為2 ，拒絕策略為AbortPolic策略，直接丟擲異常
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>(),Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
for(int i=0;i<3;i++) {
pool.execute(new ThreadTask());
}
}
}
class ThreadTask implements Runnable{
public ThreadTask() {
}
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
ThreadFactory（阿里Java開發手冊推薦使用）
// 使用工廠類可以設定執行緒名字
ThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("demo-pool-%d").build();
ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(5, 200, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(1024), namedThreadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
注意需要引入guava包，否則ThreadFactoryBuilder會報錯
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.google.guava/guava -->
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>28.1-jre</version>
</dependency>