java面试之线程池相关

  • 379.什么是线程池?

  • 什么是线程池?
    线程池是指在初始化一个多线程应用程序过程中创建一个线程集合,然后在需要执行新的任务时重用这些线程而不是新建一个线程。线程池中线程的数量通常完全取决于可用内存数量和应用程序的需求。然而,增加可用线程数量是可能的。线程池中的每个线程都有被分配一个任务,一旦任务已经完成了,线程回到池子中并等待下一次分配任务。

  • 380.使用线程池有那些好处?

    • 改进了一个应用程序的响应时间。由于线程池中的线程已经准备好且等待被分配任务,应用程序可以直接拿来使用而不用新建一个线程。

为什么需要线程池?
基于以下几个原因在多线程应用程序中使用线程是必须的:

  1. 线程池改进了一个应用程序的响应时间。由于线程池中的线程已经准备好且等待被分配任务,应用程序可以直接拿来使用而不用新建一个线程。

  2. 线程池节省了CLR 为每个短生存周期任务创建一个完整的线程的开销并可以在任务完成后回收资源。

  3. 线程池根据当前在系统中运行的进程来优化线程时间片。

  4. 线程池允许我们开启多个任务而不用为每个线程设置属性。

  5. 线程池允许我们为正在执行的任务的程序参数传递一个包含状态信息的对象引用。

  6. 线程池可以用来解决处理一个特定请求最大线程数量限制问题。

线程池的概念
影响一个多线程应用程序的相应时间的几个主要因素之一是为每个任务生成一个线程的时间。

例如,一个Web Server 是一个多线程应用程序,它可以同时对多个客户端请求提供服务。让我们假设有十个客户端同时访问Web Server:

  1. 如果服务执行一个客户端对应一个线程的策略,它将为这些客户端生成十个新线程,从创建第一个线程开始到在线程的整个生命周期管理它们都会增加系统开销。也有可能在某个时间计算机的资源耗尽。

  2. 相反的,如果服务端使用一个线程池来处理这些请求,那么当每次客户端请求来到后都创建一个线程的时间会节省下来。它可以管理已经创建的线程,如果线程池太忙的话也可以拒绝客户端请求。这是线程池背后的概念。

.NET CLR 为服务请求维护一个线程池。如果我们的应用程序从线程池中请求一个新线程,CLR 将试着从线程池中取出一个。如果线程池是空的,它将生成一个新线程并把它给我们。当我们的代码使用的线程结束以后,线程由.NET 回收并返回给线程池。线程池中线程的数量由当前可用地内存数量决定。

现在回顾一下,影响设计一个多线程应用程序的因素有:

  1. 一个应用程序的响应时间。

  2. 线程管理资源的分配。

  3. 资源共享。

  4. 线程同步。

第1种方式:配置Connector
maxThreads:tomcat可用于请求处理的最大线程数
minSpareThreads:tomcat初始线程数,即最小空闲线程数
maxSpareThreads:tomcat最大空闲线程数,超过的会被关闭
acceptCount:当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时,可以放到处理队列中的请求数,超过这个数的请求将不予处理

<Connector port="8080" maxHttpHeaderSize="8192" maxThreads="150" minSpareThreads="25" maxSpareThreads="75" enableLookups="false" redirectPort="8443" acceptCount="100" connectionTimeout="20000" disableUploadTimeout="true" />  

第2种方式:配置Executor和Connector
name:线程池的名字
class:线程池的类名
namePrefix:线程池中线程的命名前缀
maxThreads:线程池的最大线程数
minSpareThreads:线程池的最小空闲线程数
maxIdleTime:超过最小空闲线程数时,多的线程会等待这个时间长度,然后关闭
threadPriority:线程优先级

<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="req-exec-" maxThreads="1000" minSpareThreads="50" maxIdleTime="60000"/>  
  
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" executor="tomcatThreadPool"/>  

-如何创建线程池?
Java通过Executors提供四种线程池,分别为:
newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

(1) newCachedThreadPool
创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。示例代码如下:
Java代码 收藏代码
package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
try {
Thread.sleep(index * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println(index);
}
});
}
}
}

线程池为无限大,当执行第二个任务时第一个任务已经完成,会复用执行第一个任务的线程,而不用每次新建线程。

(2) newFixedThreadPool
创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。示例代码如下:
Java代码 收藏代码
package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
System.out.println(index);
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
}

因为线程池大小为3,每个任务输出index后sleep 2秒,所以每两秒打印3个数字。
定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

(3) newScheduledThreadPool
创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下:
Java代码 收藏代码
package test;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("delay 3 seconds");
}
}, 3, TimeUnit.SECONDS);
}
}

表示延迟3秒执行。
定期执行示例代码如下:
Java代码 收藏代码
package test;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
}
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
}
}

表示延迟1秒后每3秒执行一次。

(4) newSingleThreadExecutor
创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。示例代码如下:
Java代码 收藏代码
package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
System.out.println(index);
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
}

结果依次输出,相当于顺序执行各个任务。
你可以使用JDK自带的监控工具来监控我们创建的线程数量,运行一个不终止的线程,创建指定量的线程,来观察:
工具目录:C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_06\bin\jconsole.exe
运行程序做稍微修改:
Java代码 收藏代码
package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
final int index = i;
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
while(true) {
System.out.println(index);
Thread.sleep(10 * 1000);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

效果如下:

选择我们运行的程序:

监控运行状态

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