java線程池復習

在操作系統中，線程是操作系統調度的最小單位，同時線程又是一種受限的系統資源，即線程不可能無限地產生，并且線程的創建和銷毀都會有相應的開銷。所以就有了線程池的引入，它可以避免因為頻繁創建和銷毀線程所帶來的系統開銷。Android中的線程來源于java，主要是通過Executor來派生特定的線程池。

優點：
(1).重用線程池中的線程，避免因為線程的創建和銷毀所帶來的性能開銷。
(2).能有效地控制線程池的最大并發數，避免大量的線程之間因互相搶占系統資源而導致的阻塞現象。
(3).能夠對線程進行簡單的管理，并提供定時執行以及指定間隔循環執行等功能。

Executor接口的真正實現為ThreadPoolExecutor，通過配置它的參數可以創建各種線程池。在介紹線程池的種類之前，先需要介紹下該類中每個參數的作用。

ThreadPoolExecutor

它有幾種構造函數提供我們實例化，看它參數最多的構造方法

//七個參數的構造函數
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                     int maximumPoolSize,
                     long keepAliveTime,
                     TimeUnit unit,
                     BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                     ThreadFactory threadFactory,
                     RejectedExecutionHandler handler)
  • 1.核心線程 corePoolSize

線程池新建線程時，如果當前線程總數小于核心線程 corePoolSize，則新建核心線程，如果超過corePoolSize，則新建非核心線程。

核心線程默認是一直在存活在線程池中，即使處于閑置狀態。

如果指定 ThreadPoolExecutor 的 allowCoreThreadTimeOut 這個屬性為 true，那么核心線程如果處于閑置狀態的話，超過一定時間(keepAliveTime)，就會被銷毀掉。

  • 2.線程總數 maximumPoolSize

線程中的最大線程數，等于核心線程加上非核心線程。

  • 3.超時時間 keepAliveTime

非核心線程超時時長，一個非核心線程的閑置時間超過這個線程設置的時長，就會被銷毀。同時如果設置allowCoreThreadTimeOut = true，則會作用于核心線程。

  • 4 . 時間單位

keepAliveTime 的時間單位 TimeUnit ，枚舉值，有以下幾種：

NANOSECONDS ： 1微毫秒 = 1微秒 / 1000
MILLISECONDS ： 1毫秒 = 1秒 /1000
SECONDS ： 秒
MINUTES ： 分
HOURS ： 小時
DAYS ： 天

  • 5 . 隊列 BlockingQueue

它是一個接口，代表一個任務隊列，維護著等待執行的runnable, 當所有的核心線程創建之后，就會將待執行的任務存入任務隊列，如果任務隊列滿了，則創建非核心線程，根據具體的實現，有不同的使用情形，下面是常用的任務隊列實現。

SynchronousQueue 任務隊列接受任務時，把任務直接提交給線程處理，如果所有線程都在工作，那就新創建一個線程來處理，所以此種任務隊列一般需要設置maximumPoolSize為 Integer.MAX_VALUE，以防出現不能新建線程產生錯誤。

LinkedBlockingQueue 任務隊列接受任務時候，如果當前線程數小于核心線程數，則新建核心線程處理任務，如果當前線程數等于核心線程數，則進入隊列等待，由于這個任務隊列沒有最大值限制，則所有超過核心線程都會被添加到隊列中，這也就導致了maximumPoolSize 的設定失效，線程總數不會超過corePoolSize

ArrayBlockingQueue 限定任務隊列的長度，接受到任務時候，如果沒有達到corePoolSize 的值，則新建核心線程執行任務，如果已經達到了，則入隊列等待，如果隊列已經滿了，則新建非核心線程執行任務，如果線程總數達到了maximumPoolSize，則發生錯誤

DelayQueue 隊列內元素必須實現Delayed 接口，這就表示你傳進去的任務必須實現Delayed 接口，入隊列的元素，首先會先入隊列，只有達到了指定的延時時間，才會執行任務

  • 6 . ThreadFactory

創建線程的方式，Executors 有默認的ThreadFactory創建方式，一般沒有特別需求可以直接使用它的默認實現方式，提交的任務通過它創建線程

/**
     * The default thread factory.
     */
    private static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
...
        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r,
                                  namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                  0);
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
    }
  • 7 . RejectedExecutionHandler

拋出異常專用，也就是線程池的飽和策略，ThreadPoolExecutor 實現了幾種常用異常

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:默認的策略，丟棄任務并拋出RejectedExecutionException異常，這種策略需要加try catch，否則程序會直接退出
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務，但是不拋出異常，空方法。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然后重新嘗試執行任務（重復此過程）。
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 在調用execute的線程里面執行此策略，會阻塞入口
用戶自定義飽和策略（最常用）
實現RejectedExecutionHandler，并自己定義策略模式

關于線程池詳細源碼分析以及使用過程，可以看這篇文章

常見的四種線程池

Executors默認給我們提供了幾種線程池，常用的有四種，都是通過ThreadPoolExecutor 直接或者間接實現的，調用者可以很方便的使用它

  • 1 . CachedThreadPool

創建方法：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

好處：

1.線程無限制
2.有空閑線程則復用空閑線程，若無空閑線程則新建線程
3.一定程序減少頻繁創建/銷毀線程，減少系統開銷

  • 2 .FixedThreadPool

創建方法：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

只有核心線程，線程總數是一定的

好處：

1.可控制線程最大并發數（同時執行的線程數）
2.超出的線程會在隊列中等待

  • 3 . ScheduledThreadPool

創建方法：

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                   ThreadFactory threadFactory) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
}

好處：

1 . 這個線程池支持定時或者周期性任務

  • 4 . SingleThreadExecutor

創建方法：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

好處：

1.有且僅有一個工作線程執行任務
2.所有任務按照指定順序執行，即遵循隊列的入隊出隊規則

關于這幾種線程池的原理，可以看這篇文章

Android中線程池的使用

作為一名Android開發者，在平時我們開發中，使用的原生API或者第三方庫，都會或多或少使用線程池，下面舉出幾個我在平時開發中使用到線程池的地方。

  • 1 . EventBus中線程池的使用

熟悉EventBus源碼的人都會知道，它里面有三個Poster，不熟悉的看這里，它在EventBus中起到一個線程切換的作用，同時也提供一個線程去執行異步任務。其中它們的默認使用如下

private final static ExecutorService DEFAULT_EXECUTOR_SERVICE = Executors.newCachedThreadPool();

可以看見創建了一個CachedThreadPool，這個線程池都是非核心線程，可以在一定程度上減輕頻繁創建線程所帶來的線程開銷。

  • 2 . Okhttp中線程池的使用

在Okhttp中有個分發器Dispatcher，在里面維護了一個executorService，它的創建如下：

public synchronized ExecutorService executorService() {
 if (executorService == null) {
   executorService = new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60, TimeUnit.SECONDS,
       new SynchronousQueue<Runnable>(), Util.threadFactory("OkHttp Dispatcher", false));
 }
 return executorService;
}

它是完全自定義的ThreadPoolExecutor，可以看見它的核心線程為0，非核心線程設置為
Integer.MAX_VALUE 和和EventBus的線程數一樣

  • 3 . AsyncTask中線程池的使用

剛學Android的時候，這個AsyncTask 作為異步任務的API 用得還是比較廣的，它里面封裝了線程池和Handler，在異步任務和UI線程中切換非常方便，看下其線程池的使用

private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
        private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

        public Thread newThread(Runnable r) {
            return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
        }
    };

static {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
                sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
    }

它的核心線程是Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4))， 也就是最少是兩個，CPU_COUNT 是CPU的數，總線程總數是CPU_COUNT * 2 + 1，而它的任務隊列是new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128)，這樣它的任務隊列的最大長度是128。這樣就達到了控制線程的并發數，當線程達到最大核心線程數時候，其它任務就會被放到任務隊列中。

還有很多地方也用到了線程池，就不一一舉例了。

參考文檔

1 . 詳解 Java 線程池
2 . Android開發者探索
3 . Android開發者進階
4 . Java線程池(ThreadPoolExecutor)原理分析與使用
5 . Java線程Executor框架詳解與使用

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