一、线程的状态

  线程的状态包括新建(初始状态)、就绪、运行、死亡(终止)、阻塞;

  (1)简化版本

  

     

  (2)结合java线程方法版本

  

(2)线程通信

  • wait():导致当前线程等待,直到其他线程调用该同步监视器的notify()方法或notifyAll()方法来唤醒该线程。该wait()方法有3种形式——无时间参数的wait(一直等待,直到其他线程通知),带毫秒参数的wait和带毫秒、毫微秒参数的wait(这两种方法都是等待指定时间后自动苏醒)。调用wait()方法的当前线程会释放对该同步监视器的锁定。

  • notify():唤醒在此同步监视器上等待的单个线程。如果所有线程都在此同步监视器上等待,则会选择唤醒其中一个线程。选择是任意性的。只有当前线程放弃对该同步监视器的锁定后(使用wait()方法),才可以执行被唤醒的线程。

  • notifyAll():唤醒在此同步监视器上等待的所有线程。只有当前线程放弃对该同步监视器的锁定后,才可以执行被唤醒的线程。

  使用示例:

package test;

public class ThreadComm {

    public static boolean WASHED = false;

    public static void wash(int i) {
        System.out.println(i + "已经洗手");
        WASHED = true;
    }

    public static void eat(int i) {
        System.out.println(i + "已经吃饭");
        WASHED = false;
    }

    public static void main(String[] args) {

        // wash线程
        for (int i = 0; i <= 5; i++) {
            int j = i;
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    doWash(j);
                    doEat(j);
                }

                private synchronized void doWash(int i) {
                    if (!WASHED) {// 如果还没洗手,就执行洗手操作,否则,阻塞当前线程,直到吃饭完成
                        ThreadComm.wash(i);
                        notifyAll();
                    } else {
                        try {
                            wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }// doWash

                private synchronized void doEat(int i) {
                    if (WASHED) {// 已经洗完手,唤起当前吃饭线程
                        ThreadComm.eat(i);
                        notifyAll();
                    } else {
                        try {
                            wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }// doEat

            }).start();

        }// for
    }

}

 

二、线程池

(1)常用线程池的类结构

  

  普通线程执行完,就会进入TERMINATED销毁掉,而线程池就是创建一个缓冲池存放线程,执行结束以后,该线程并不会死亡,而是再次返回线程池中成为空闲状态,等候下次任务来临,这使得线程池比手动创建线程有着更多的优势:

  •   降低系统资源消耗,通过重用已存在的线程,降低线程创建和销毁造成的消耗;
  •   提高系统响应速度,当有任务到达时,通过复用已存在的线程,无需等待新线程的创建便能立即执行;
  •   方便线程并发数的管控。因为线程若是无限制的创建,可能会导致内存占用过多而产生OOM;
  •   节省cpu切换线程的时间成本(需要保持当前执行线程的现场,并恢复要执行线程的现场)。
  •   提供更强大的功能,延时定时线程池。(eg:ScheduledThreadPoolExecutor可以代替Timer执行定时任务)

(2)线程池的工作状态

  

  • RUNNING:初始化状态是RUNNING。线程池被一旦被创建,就处于RUNNING状态,并且线程池中的任务数为0。RUNNING状态下,能够接收新任务,以及对已添加的任务进行处理。
  • SHUTDOWN:SHUTDOWN状态时,不接收新任务,但能处理已添加的任务。调用线程池的shutdown()接口时,线程池由RUNNING -> SHUTDOWN。
  • STOP:不接收新任务,不处理已添加的任务,并且会中断正在处理的任务。调用线程池的shutdownNow()接口时,线程池由(RUNNING 或 SHUTDOWN ) -> STOP。

   注意:运行中的任务还会打印,直到结束,因为调的是Thread.interrupt

  • TIDYING:所有的任务已终止,队列中的”任务数量”为0,线程池会变为TIDYING。线程池变为TIDYING状态时,会执行钩子函数terminated(),可以通过重载terminated()函数来实现自定义行为。
  • TERMINATED:线程池处在TIDYING状态时,执行完terminated()之后,就会由 TIDYING -> TERMINATED

(3)线程池原理

  

  • 添加任务,如果线程池中线程数没达到coreSize,直接创建新线程执行
  • 达到core,放入queue
  • queue已满,未达到maxSize继续创建线程
  • 达到maxSize,根据reject策略处理
  • 超时后,线程被释放,下降到coreSize

   (4)线程池源码分析

    1)线程池是如何保证线程不被销毁的呢?

   如果队列中没有任务时,核心线程会一直阻塞在获取任务的方法,直到返回任务。而任务执行完后,又会进 下一轮 work.runWork()中循环

   验证:秘密就藏在核心源码里 ThreadPoolExecutor.getTask()

//work.runWork():
while (task != null || (task = getTask()) != null)
//work.getTask():
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();

  2)那么线程池中的线程会处于什么状态?

  答案:RUNNABLE,WAITING

  验证:起一个线程池,放置一个任务sleep,debug查看结束前后的状态

//debug add watcher:
((ThreadPoolExecutor) poolExecutor).workers.iterator().next().thread.getState()
ThreadPoolExecutor poolExecutor = Executors.newFixedThreadPool(5);
poolExecutor.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
System.out.println("ok");

  3)核心线程与非核心线程有区别吗?

  答案:没有。被销毁的线程和创建的先后无关。即便是第一个被创建的核心线程,仍然有可能被销毁

  验证:看源码,每个works在runWork的时候去getTask,在getTask内部,并没有针对性的区分当前work是否是核 心线程或者类似的标记。只要判断works数量超出core,就会调用poll(),否则take()

(5)线程池调优

  1)Executors剖析

  1.1)newCachedThreadPool

//core=0
//max=Integer
//timeout=60s
//queue=1
//也就是只要线程不够用,就一直开,不用就全部释放。线程数0‐max之间弹性伸缩
//注意:任务并发太高且耗时较长时,造成cpu高消耗,同时要警惕OOM
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());

  1.2)newFixedThreadPool

//core=max=指定数量
//timeout=0
//queue=无界链表
//也就是说,线程数一直保持制定数量,不增不减,永不超时
//如果不够用,就沿着队列一直追加上去,排队等候
//注意:并发太高时,容易造成长时间等待无响应,如果任务临时变量数据过多,容易OOM
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
threadFactory);

  1.3)newSingleThreadExecutor

//core=max=1
//timeout=0
//queue=无界链表
//只有一个线程在慢吞吞的干活,可以认为是fix的特例
//适用于任务零散提交,不紧急的情况
new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));

  1.4)newScheduledThreadPool

//core=制定数
//max=Integer
//timeout=0
//queue=DelayedWorkQueue(重点!)
//用于任务调度,DelayedWorkQueue限制住了任务可被获取的时机(getTask方法),也就实现了时间控制
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue(), threadFactory);

   2)优化建议

  2.1)corePoolSize

  基本线程数,一旦有任务进来,在core范围内会立刻创建线程进入工作。所以这个值应该参考业务并发量在绝大多数时间内的并发情况。同时分析任务的特性。

  高并发,执行时间短的,要尽可能小的线程数,如配置CPU个数+1,减少线程上下文的切换。因为它不怎么占时 间,让少量线程快跑干活。

  并发不高、任务执行时间长的要分开看:如果时间都花在了IO上,那就调大CPU,如配置两倍CPU个数+1。不能 让CPU闲下来,线程多了并行处理更快。如果时间都花在了运算上,运算的任务还很重,本身就很占cpu,那尽量 减少cpu,减少切换时间。参考第一条。

  如果高并发,执行时间还很长……

  2.2)workQueue

  任务队列,用于传输和保存等待执行任务的阻塞队列。这个需要根据你的业务可接受的等待时间。是一个需要权衡 时间还是空间的地方,如果你的机器cpu资源紧张,jvm内存够大,同时任务又不是那么紧迫,减少coresize,加大 这里。如果你的cpu不是问题,对内存比较敏感比较害怕内存溢出,同时任务又要求快点响应。那么减少这里。

  2.3)maximumPoolSize

  线程池最大数量,这个值和队列要搭配使用,如果你采用了无界队列,这个参数失效。同时要注意,队列盛满,同 时达到max的时候,再来的任务可能会丢失(下面的handler会讲)。 如果你的任务波动较大,同时对任务波峰来的时候,实时性要求比较高。也就是来的很突然并且都是着急的。那么 调小队列,加大这里。如果你的任务不那么着急,可以慢慢做,那就扔队列吧。 队列与max是一个权衡。队列空间换时间,多花内存少占cpu,轻视任务紧迫度。max舍得cpu线程开销,少占内存,给任务最快的响应。

  2.4)keepaliveTime

  线程存活保持时间,超出该时间后,线程会从max下降到core,很明显,这个决定了你养闲人所花的代价。如果 你不缺cpu,同时任务来的时间没法琢磨,波峰波谷的间隔比较短。经常性的来一波。那么实当的延长销毁时间, 避免频繁创建和销毁线程带来的开销。如果你的任务波峰出现后,很长一段时间不再出现,间隔比较久,那么要适当调小该值,让闲着不干活的线程尽快销毁,不要占据资源。

    2.5)threadFactory(自定义展示实例)

  线程工厂,用于创建新线程。threadFactory创建的线程也是采用new Thread()方式,threadFactory创建的线程名都具有统一的风格:pool-m-thread-n(m为线程池的编号,n为线程池内的线程编号)。如果需要自己定义线程 的某些属性,如个性化的线程名,可以在这里动手。一般不需要折腾它。

    2.6)handler

  线程饱和策略,当线程池和队列都满了,再加入线程会执行此策略。默认不处理的话会扔出异常,打进日志。这个与任务处理的数据重要程度有关。如果数据是可丢弃的,那不需要额外处理。如果数据极其重要,那需要在这里采取措施防止数据丢失,如扔消息队列或者至少详细打入日志文件可追踪。

  优化总结:

  1)线程池的线程数量设置不宜过大,因为一旦线程池的工作线程总数超过系统所拥有的处理器数量,就会导致过多的上下文切换。

  2)慎用Executors,尤其如newCachedThreadPool。这个方法如果任务过多会无休止创建过多线 程,增加了上下文的切换。最好根据业务情况,自己创建线程池参数。

 

(6)线程使用

package test;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.FutureTask;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 继承Thread
        ThreadTest th1 = new ThreadTest();
        th1.setName("thread");
        th1.start();

        // 实现Runnable
        RunnableTest runnable = new RunnableTest();
        Thread th2 = new Thread(runnable);
        th2.setName("runnable");
        th2.start();

        // 实现Callable<> 接口,java5新增,可返回执行结果
        CallableTest callable = new CallableTest();
        FutureTask<Integer> future = new FutureTask<>(callable);
        new Thread(future, "callable").start();
        try {
            Integer r = future.get();
            System.out.println(r);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        ThreadPoolExecutor executor = (ThreadPoolExecutor) pool;
        executor.execute(new PoolHandler());
    }
}

// 方式一
class ThreadTest extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
        }
    }
}

// 方式二
class RunnableTest implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
        }
    }
}

// 方式三
class CallableTest implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}

/**
 * 方式四 线程池实现方式
 *     注意:使用线程池时,使用实现Runnable的方式可避免java中单一继承造成的局限性
 */
class PoolHandler implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
        }
    }
}

 

查阅和参考了不少资料,感谢各路大佬分享,如需转载请注明出处,谢谢:https://www.cnblogs.com/huyangshu-fs/p/11374573.html

 

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