springboot+线程池使用

Easter79
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关于线程和线程池的学习,我们可以从以下几个方面入手:

  • 第一,什么是线程,线程和进程的区别是什么

  • 第二,线程中的基本概念,线程的生命周期

  • 第三,单线程和多线程

  • 第四,线程池的原理解析

  • 第五,常见的几种线程池的特点以及各自的应用场景

###一、什么是线程

线程,程序执行流的最小执行单位,是行程中的实际运作单位,经常容易和进程这个概念混淆。那么,线程和进程究竟有什么区别呢?首先,进程是一个动态的过程,是一个活动的实体。简单来说,一个应用程序的运行就可以被看做是一个进程,而线程,是运行中的实际的任务执行者。可以说,进程中包含了多个可以同时运行的线程。

###二、线程的生命周期

线程的生命周期可以利用以下的图解来更好的理解: springboot+线程池使用

第一步,是用new Thread()的方法新建一个线程,在线程创建完成之后,线程就进入了就绪(Runnable)状态,此时创建出来的线程进入抢占CPU资源的状态,当线程抢到了CPU的执行权之后,线程就进入了运行状态(Running),当该线程的任务执行完成之后或者是非常态的调用的stop()方法之后,线程就进入了死亡状态。而我们在图解中可以看出,线程还具有一个则色的过程,这是怎么回事呢?当面对以下几种情况的时候,容易造成线程阻塞,第一种,当线程主动调用了sleep()方法时,线程会进入则阻塞状态,除此之外,当线程中主动调用了阻塞时的IO方法时,这个方法有一个返回参数,当参数返回之前,线程也会进入阻塞状态,还有一种情况,当线程进入正在等待某个通知时,会进入阻塞状态。那么,为什么会有阻塞状态出现呢?我们都知道,CPU的资源是十分宝贵的,所以,当线程正在进行某种不确定时长的任务时,Java就会收回CPU的执行权,从而合理应用CPU的资源。我们根据图可以看出,线程在阻塞过程结束之后,会重新进入就绪状态,重新抢夺CPU资源。这时候,我们可能会产生一个疑问,如何跳出阻塞过程呢?又以上几种可能造成线程阻塞的情况来看,都是存在一个时间限制的,当sleep()方法的睡眠时长过去后,线程就自动跳出了阻塞状态,第二种则是在返回了一个参数之后,在获取到了等待的通知时,就自动跳出了线程的阻塞过程

###三、什么是单线程和多线程?

单线程,顾名思义即是只有一条线程在执行任务,这种情况在我们日常的工作学习中很少遇到,所以我们只是简单做一下了解

多线程,创建多条线程同时执行任务,这种方式在我们的日常生活中比较常见。但是,在多线程的使用过程中,还有许多需要我们了解的概念。比如,在理解上并行和并发的区别,以及在实际应用的过程中多线程的安全问题,对此,我们需要进行详细的了解。

并行和并发:在我们看来,都是可以同时执行多种任务,那么,到底他们二者有什么区别呢?

并发,从宏观方面来说,并发就是同时进行多种时间,实际上,这几种时间,并不是同时进行的,而是交替进行的,而由于CPU的运算速度非常的快,会造成我们的一种错觉,就是在同一时间内进行了多种事情

而并发,则是真正意义上的同时进行多种事情。这种只可以在多核CPU的基础下完成。

还有就是多线程的安全问题?为什么会造成多线程的安全问题呢?我们可以想象一下,如果多个线程同时执行一个任务,name意味着他们共享同一种资源,由于线程CPU的资源不一定可以被谁抢占到,这是,第一条线程先抢占到CPU资源,他刚刚进行了第一次操作,而此时第二条线程抢占到了CPU的资源,name,共享资源还来不及发生变化,就同时有两条数据使用了同一条资源,具体请参考多线程买票问题。这个问题我们应该如何解决那?

  有造成问题的原因我们可以看出,这个问题主要的矛盾在于,CPU的使用权抢占和资源的共享发生了冲突,解决时,我们只需要让一条线程战歌了CPU的资源时,阻止第二条线程同时抢占CPU的执行权,在代码中,我们只需要在方法中使用同步代码块即可。在这里,同步代码块不多进行赘述,可以自行了解。

###四,线程池

又以上介绍我们可以看出,在一个应用程序中,我们需要多次使用线程,也就意味着,我们需要多次创建并销毁线程。而创建并销毁线程的过程势必会消耗内存。而在Java中,内存资源是及其宝贵的,所以,我们就提出了线程池的概念。

线程池:Java中开辟出了一种管理线程的概念,这个概念叫做线程池,从概念以及应用场景中,我们可以看出,线程池的好处,就是可以方便的管理线程,也可以减少内存的消耗。

那么,我们应该如何创建一个线程池那?Java中已经提供了创建线程池的一个类:Executor

而我们创建时,一般使用它的子类:ThreadPoolExecutor.

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                                 int maximumPoolSize,                                 long keepAliveTime,                                 TimeUnit unit,                                 BlockingQueue workQueue,                                 ThreadFactory threadFactory,                                 RejectedExecutionHandler handler) 这是其中最重要的一个构造方法,这个方法决定了创建出来的线程池的各种属性,下面依靠一张图来更好的理解线程池和这几个参数:

springboot+线程池使用

又图中,我们可以看出,线程池中的corePoolSize就是线程池中的核心线程数量,这几个核心线程,只是在没有用的时候,也不会被回收,maximumPoolSize就是线程池中可以容纳的最大线程的数量,而keepAliveTime,就是线程池中除了核心线程之外的其他的最长可以保留的时间,因为在线程池中,除了核心线程即使在无任务的情况下也不能被清除,其余的都是有存活时间的,意思就是非核心线程可以保留的最长的空闲时间,而util,就是计算这个时间的一个单位,workQueue,就是等待队列,任务可以储存在任务队列中等待被执行,执行的是FIFIO原则(先进先出)。threadFactory,就是创建线程的线程工厂,最后一个handler,是一种拒绝策略,我们可以在任务满了知乎,拒绝执行某些任务。

线程池的执行流程又是怎样的呢?

springboot+线程池使用

有图我们可以看出,任务进来时,首先执行判断,判断核心线程是否处于空闲状态,如果不是,核心线程就先就执行任务,如果核心线程已满,则判断任务队列是否有地方存放该任务,若果有,就将任务保存在任务队列中,等待执行,如果满了,在判断最大可容纳的线程数,如果没有超出这个数量,就开创非核心线程执行任务,如果超出了,就调用handler实现拒绝策略。

handler的拒绝策略:

有四种:第一种AbortPolicy:不执行新任务,直接抛出异常,提示线程池已满

             第二种DisCardPolicy:不执行新任务,也不抛出异常

             第三种DisCardOldSetPolicy:将消息队列中的第一个任务替换为当前新进来的任务执行

             第四种CallerRunsPolicy:直接调用execute来执行当前任务

###五,四种常见的线程池:

CachedThreadPool:可缓存的线程池,该线程池中没有核心线程,非核心线程的数量为Integer.max_value,就是无限大,当有需要时创建线程来执行任务,没有需要时回收线程,适用于耗时少,任务量大的情况。

SecudleThreadPool:周期性执行任务的线程池,按照某种特定的计划执行线程中的任务,有核心线程,但也有非核心线程,非核心线程的大小也为无限大。适用于执行周期性的任务。

SingleThreadPool:只有一条线程来执行任务,适用于有顺序的任务的应用场景。

FixedThreadPool:定长的线程池,有核心线程,核心线程的即为最大的线程数量,没有非核心线程

###六,线程池 1、配置

@Configuration
@EnableAsync
public class TaskPoolConfig {

    @Bean("taskExecutor")
    public Executor taskExecutro(){
        ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        taskExecutor.setCorePoolSize(10);
        taskExecutor.setMaxPoolSize(50);
        taskExecutor.setQueueCapacity(200);
        taskExecutor.setKeepAliveSeconds(60);
        taskExecutor.setThreadNamePrefix("taskExecutor--");
        taskExecutor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
        taskExecutor.setAwaitTerminationSeconds(60);
        return taskExecutor;
    }


}

2、使用

@Component
public class AsyncTask {

    @Async("taskExecutor")
    public void tesTask(int i){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-----"+i);
    }

    @Async("taskExecutor")
    public void stringTask(String str){
      
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+str);
    }
}
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