執行緒（4）-執行緒池
目錄
1.1JDK對執行緒池的支援
為了更好的能夠控制多執行緒，JDK提供了一套Executor框架，其本質是一個執行緒池。
如圖Executors類扮演著執行緒池工廠的角色，通過Executors可以取得一個擁有特定功能的執行緒池。從圖中看到ThreadPoolExecutor類實現了Executor介面，因此通過這個介面任何Runnable的物件都可以呼叫。
Executor提供了以下工廠方法：
- newFixedThreadPool():該方法返回一個固定執行緒數量的執行緒池。執行緒池裡若有空閒執行緒則立即執行，否則暫存在一個任務佇列中，等待空閒執行緒。
- newSingleThreadExecutor():該方法返回了一個只有一個執行緒的執行緒池。
- newCachedThreadPool():該方法返回了一個可根據實際情況調整執行緒數量的執行緒。執行緒池裡若有空閒執行緒則立即執行，否則會建立一個新的執行緒。
- newSingleThreadScheduleExecutor():該方法返回一個ScheduleExecutorService物件,執行緒池大小為1。ScheduleExecutorService介面在ExecutorService介面之上，擴充套件了在給定時間執行某任務的功能。
- newScheduleThreadPool():該方法也返回一個ScheduleExecutorService介面，但該執行緒池可以指定執行緒池數量。
ScheduleExecutorService物件主要的一些方法：
- schedule()：會在給定時間，對任務進行一次排程。
- scheduleAtFixedRate():建立一個週期任務。任務開始於給定初始延時。後續的任務按照給定的週期執行：後續第一個任務會在initialDelay+period時執行，後續第二個任務會在initialDelay+2*period時執行，以此類推。
- scheduleWithFixedDelay():建立並執行一個週期性任務。任務開始於初始延時時間，後續任務將會按照給定的延時進行，即上一個任務結束到下一個任務開始的時間差進行。
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ScheduleExecutorServoceDemo {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService ses = Executors.newScheduledThreadPool(10);
ses.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(System.currentTimeMillis()/1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);
}
}
執行結果：
1537947034 1537947036 1537947038 1537947040 1537947042
可以看到這裡時間間隔是2秒。
如果執行時間超過排程時間會發生什麼事情。將上述Thread.sleep(1000);改為
Thread.sleep(3000);
執行結果：
1537947606 1537947609 1537947612 1537947615
發現執行任務的執行週期為3秒。也就是說週期小於執行時間，那麼任務就會在上一個任務結束後立即被呼叫。
如果採用scheduleWithFixedDelay(),執行3秒，排程兩秒，那麼時間間隔為5秒。
1.2核心執行緒池的內部實現
首先了解一下ThreadPoolExecutor最重要的建構函式
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)- corePoolSize:指定了執行緒池中的執行緒數量。
- maximumPoolSize:制定了執行緒池中最大執行緒的數量。
- keepAliveTime:當執行緒池數量超過corePoolSize時，多餘的空閒執行緒的存活時間。即，超過corePoolSize的空閒執行緒，在多長時間內被銷燬。
- unit：keepAliveTime的單位。
-
workQueue:任務佇列，被提交但尚未被執行的任務。
workQueue,是一個BlockingQueue介面的物件，僅用於存放Runnable物件。在ThreadPoolExecutor的建構函式中可食用以下幾種BlockingQueue。
- 直接提交的佇列：該功能由SynchronousQueue物件提供。SynchronousQueue是一個特殊的BlockingQueue。它沒有容量，每一個插入操作都要等待一個相應的刪除操作，反之每一個刪除操作都要等待一個對應的插入操作。使用SynchronousQueue,提交的任務不會被真實儲存，而總是將新任務交給執行緒執行，如果沒有空閒執行緒，則建立新執行緒，如果執行緒數量達到最大值，則執行拒絕策略。
- 有界的任務佇列：該佇列可由ArrayBlockingQueue實現。它的建構函式必須帶一個容量引數。表示該佇列最大容量。有界隊列當在任務執行緒滿的時候才能將執行緒數提升到corePoolSize以上。
- 無界的任務佇列：無界的任務佇列可通過LinkedBlockingQueue類實現。與有界任務佇列相比，除非系統資源耗盡，否則不會加入失敗。
- 優先任務佇列：優先任務佇列是帶有執行優先順序的任務佇列。他通過PriorityBlockingQueue實現，可以控制任務的執行先後順序。它是一個特殊的無界佇列。
-
threadFactory：用於建立執行緒，一般用預設的即可。
-
handler：拒絕策略。當任務太多來不及處理，如何拒絕任務。
ThreadPoolExecutor的核心排程程式碼
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
int c = ctl.get();
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}程式碼第五行workerCountOf()函式取得了當前執行緒池的執行緒總數。當前執行緒總數小於corePoolSize時，將會通過addWorker()方法直接排程執行。否則在第十行程式碼處（workQueue.offer()）進入等待佇列。如果進入等待佇列失敗，則會執行第17行，將任務直接交給執行緒池。如果當前執行緒數已達到maximumPoolSize，則提交失敗，就執行18行的拒絕策略。
上圖是ThreadPoolExecutor的任務排程邏輯
1.3拒絕策略
JDK內建的拒絕策略如下。
- AbortPolicy策略：該策略會直接丟擲異常，組織系統工作。
- CallerRunsPolicy策略：只要執行緒池關閉，該策略直接在呼叫者執行緒中，運行當前被丟棄的任務。顯然這樣做不會真的丟棄任務，但是任務提交的效能會急劇下降。
- DiscardOldestPolicy策略：該策略丟棄最老的一個請求，也就是即將被執行的任務，並嘗試再次提交當前任務。
- DiscardPolicy策略：該策略默默丟棄無法處理的任務，不予任何處理。