併發-線程池原理分析

 

併發包

(計數器)CountDownLatch
CountDownLatch 類位於java.util.concurrent包下,利用它可以實現類似計數器的功能。比如有一個任務A,它要等待其他4個任務執行完畢之後才能執行,此時就可以利用CountDownLatch來實現這種功能了。CountDownLatch是通過一個計數器來實現的,計數器的初始值爲線程的數量。每當一個線程完成了自己的任務後,計數器的值就會減1。當計數器值到達0時,它表示所有的線程已經完成了任務,然後在閉鎖上等待的線程就可以恢復執行任務。

      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

            CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);

            new Thread(new Runnable() {

 

                  @Override

                  public void run() {

                       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",子線程開始執行...");

                       countDownLatch.countDown();

                       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",子線程結束執行...");

                  }

            }).start();

           

            new Thread(new Runnable() {

 

                  @Override

                  public void run() {

                       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",子線程開始執行...");

                       countDownLatch.countDown();//計數器值每次減去1

                       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",子線程結束執行...");

                  }

            }).start();

            countDownLatch.await();// 減去爲0,恢復任務繼續執行

          System.out.println("兩個子線程執行完畢....");

          System.out.println("主線程繼續執行.....");

          for (int i = 0; i <10; i++) {

                  System.out.println("main,i:"+i);

            }

      }

 

(屏障)CyclicBarrier

CyclicBarrier初始化時規定一個數目,然後計算調用了CyclicBarrier.await()進入等待的線程數。當線程數達到了這個數目時,所有進入等待狀態的線程被喚醒並繼續。

CyclicBarrier就象它名字的意思一樣,可看成是個障礙, 所有的線程必須到齊後才能一起通過這個障礙。

CyclicBarrier初始時還可帶一個Runnable的參數, 此Runnable任務在CyclicBarrier的數目達到後,所有其它線程被喚醒前被執行。

class Writer extends Thread {

     private CyclicBarrier cyclicBarrier;

     public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier){

           this.cyclicBarrier=cyclicBarrier;

     }

     @Override

     public void run() {

          System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + ",正在寫入數據");

          try {

               Thread.sleep(3000);

          } catch (Exception e) {

               // TODO: handle exception

          }

          System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + ",寫入數據成功.....");

         

          try {

               cyclicBarrier.await();

          } catch (Exception e) {

          }

          System.out.println("所有線程執行完畢..........");

     }

 

}

 

public class Test001 {

 

     public static void main(String[] args) {

          CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(5);

          for (int i = 0; i < 5; i++) {

               Writer writer = new Writer(cyclicBarrier);

               writer.start();

          }

     }

 

}

 

(計數信號量)Semaphore

Semaphore是一種基於計數的信號量。它可以設定一個閾值,基於此,多個線程競爭獲取許可信號,做自己的申請後歸還,超過閾值後,線程申請許可信號將會被阻塞。Semaphore可以用來構建一些對象池,資源池之類的,比如數據庫連接池,我們也可以創建計數爲1的Semaphore,將其作爲一種類似互斥鎖的機制,這也叫二元信號量,表示兩種互斥狀態。它的用法如下:

availablePermits函數用來獲取當前可用的資源數量

wc.acquire(); //申請資源

wc.release();// 釋放資源

      // 創建一個計數閾值爲5的信號量對象 

      // 只能5個線程同時訪問 

      Semaphore semp = new Semaphore(5); 

        

      try

          // 申請許可 

          semp.acquire(); 

          try

              // 業務邏輯 

          } catch (Exception e) { 

        

          } finally

              // 釋放許可 

              semp.release(); 

          } 

      } catch (InterruptedException e) { 

        

      } 

案例:

需求: 一個廁所只有3個坑位,但是有10個人來上廁所,那怎麼辦?假設10的人的編號分別爲1-10,並且1號先到廁所,10號最後到廁所。那麼1-3號來的時候必然有可用坑位,順利如廁,4號來的時候需要看看前面3人是否有人出來了,如果有人出來,進去,否則等待。同樣的道理,4-10號也需要等待正在上廁所的人出來後才能進去,並且誰先進去這得看等待的人是否有素質,是否能遵守先來先上的規則。

代碼:

class ThradDemo001 extends Thread {

      private String name;

      private Semaphore wc;

 

      public ThradDemo001(String name, Semaphore wc) {

            this.name = name;

            this.wc = wc;

      }

 

      @Override

      public void run() {

            // 剩下的資源

            int availablePermits = wc.availablePermits();

            if (availablePermits > 0) {

                  System.out.println(name + "天助我也,終於有茅坑了.....");

            } else {

                  System.out.println(name + "怎麼沒有茅坑了...");

            }

            try {

                  // 申請資源

                  wc.acquire();

            } catch (InterruptedException e) {

 

            }

            System.out.println(name + "終於上廁所啦.爽啊" + ",剩下廁所:" + wc.availablePermits());

            try {

                  Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));

            } catch (Exception e) {

                  // TODO: handle exception

            }

            System.out.println(name + "廁所上完啦!");

            // 釋放資源

            wc.release();

      }

}

 

public class TestSemaphore {

 

      public static void main(String[] args) {

            Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

            for (int i = 1; i <= 10; i++) {

                  ThradDemo001 thradDemo001 = new ThradDemo001("" + i + "個人", semaphore);

                  thradDemo001.start();

            }

      }

 

}

 

併發隊列

在併發隊列上JDK提供了兩套實現,一個是以ConcurrentLinkedQueue爲代表的高性能隊

列非阻塞5️⃣,一個是以BlockingQueue接口爲代表的阻塞隊列,無論哪種都繼承自Queue。

 

阻塞隊列與非阻塞隊

阻塞隊列與普通隊列的區別在於,當隊列是空的時,從隊列中獲取元素的操作將會被阻塞,或者當隊列是滿時,往隊列裏添加元素的操作會被阻塞。試圖從空的阻塞隊列中獲取元素的線程將會被阻塞,直到其他的線程往空的隊列插入新的元素。同樣,試圖往已滿的阻塞隊列中添加新元素的線程同樣也會被阻塞,直到其他的線程使隊列重新變得空閒起來,如從隊列中移除一個或者多個元素,或者完全清空隊列.

1.ArrayDeque, (數組雙端隊列) 
2.PriorityQueue, (優先級隊列) 
3.ConcurrentLinkedQueue, (基於鏈表的併發隊列) 
4.DelayQueue, (延期阻塞隊列)(阻塞隊列實現了BlockingQueue接口) 
5.ArrayBlockingQueue, (基於數組的併發阻塞隊列) 
6.LinkedBlockingQueue, (基於鏈表的FIFO阻塞隊列) 
7.LinkedBlockingDeque, (基於鏈表的FIFO雙端阻塞隊列) 
8.PriorityBlockingQueue, (帶優先級的無界阻塞隊列) 
9.SynchronousQueue (併發同步阻塞隊列)

 

ConcurrentLinkedDeque
ConcurrentLinkedQueue : 是一個適用於高併發場景下的隊列,通過無鎖的方式,實現
了高併發狀態下的高性能,通常ConcurrentLinkedQueue性能好於BlockingQueue.它
是一個基於鏈接節點的無界線程安全隊列。該隊列的元素遵循先進先出的原則。頭是最先
加入的,尾是最近加入的,該隊列不允許null元素。

ConcurrentLinkedQueue重要方法:
add 和offer() 都是加入元素的方法(在ConcurrentLinkedQueue中這倆個方法沒有任何區別)
poll() 和peek() 都是取頭元素節點,區別在於前者會刪除元素,後者不會。

     ConcurrentLinkedDeque q = new ConcurrentLinkedDeque();

     q.offer("餘勝軍");

     q.offer("碼雲");

     q.offer("螞蟻課堂");

     q.offer("張傑");

     q.offer("艾姐");

     //從頭獲取元素,刪除該元素

     System.out.println(q.poll());

     //從頭獲取元素,不刪除該元素

     System.out.println(q.peek());

     //獲取總長度

     System.out.println(q.size());

BlockingQueue

阻塞隊列(BlockingQueue)是一個支持兩個附加操作的隊列。這兩個附加的操作是:

在隊列爲空時,獲取元素的線程會等待隊列變爲非空。

當隊列滿時,存儲元素的線程會等待隊列可用。

阻塞隊列常用於生產者和消費者的場景,生產者是往隊列裏添加元素的線程,消費者是從隊列裏拿元素的線程。阻塞隊列就是生產者存放元素的容器,而消費者也只從容器裏拿元素。

BlockingQueue即阻塞隊列,從阻塞這個詞可以看出,在某些情況下對阻塞隊列的訪問可能會造成阻塞。被阻塞的情況主要有如下兩種:

1. 當隊列滿了的時候進行入隊列操作

2. 當隊列空了的時候進行出隊列操作

因此,當一個線程試圖對一個已經滿了的隊列進行入隊列操作時,它將會被阻塞,除非有另一個線程做了出隊列操作;同樣,當一個線程試圖對一個空隊列進行出隊列操作時,它將會被阻塞,除非有另一個線程進行了入隊列操作。

在Java中,BlockingQueue的接口位於java.util.concurrent 包中(在Java5版本開始提供),由上面介紹的阻塞隊列的特性可知,阻塞隊列是線程安全的。

在新增的Concurrent包中,BlockingQueue很好的解決了多線程中,如何高效安全“傳輸”數據的問題。通過這些高效並且線程安全的隊列類,爲我們快速搭建高質量的多線程程序帶來極大的便利。本文詳細介紹了BlockingQueue家庭中的所有成員,包括他們各自的功能以及常見使用場景。

認識BlockingQueue

阻塞隊列,顧名思義,首先它是一個隊列,而一個隊列在數據結構中所起的作用大致如下圖所示:

從上圖我們可以很清楚看到,通過一個共享的隊列,可以使得數據由隊列的一端輸入,從另外一端輸出;

常用的隊列主要有以下兩種:(當然通過不同的實現方式,還可以延伸出很多不同類型的隊列,DelayQueue就是其中的一種)

  先進先出(FIFO):先插入的隊列的元素也最先出隊列,類似於排隊的功能。從某種程度上來說這種隊列也體現了一種公平性。

  後進先出(LIFO):後插入隊列的元素最先出隊列,這種隊列優先處理最近發生的事件。

      多線程環境中,通過隊列可以很容易實現數據共享,比如經典的“生產者”和“消費者”模型中,通過隊列可以很便利地實現兩者之間的數據共享。假設我們有若干生產者線程,另外又有若干個消費者線程。如果生產者線程需要把準備好的數據共享給消費者線程,利用隊列的方式來傳遞數據,就可以很方便地解決他們之間的數據共享問題。但如果生產者和消費者在某個時間段內,萬一發生數據處理速度不匹配的情況呢?理想情況下,如果生產者產出數據的速度大於消費者消費的速度,並且當生產出來的數據累積到一定程度的時候,那麼生產者必須暫停等待一下(阻塞生產者線程),以便等待消費者線程把累積的數據處理完畢,反之亦然。然而,在concurrent包發佈以前,在多線程環境下,我們每個程序員都必須去自己控制這些細節,尤其還要兼顧效率和線程安全,而這會給我們的程序帶來不小的複雜度。好在此時,強大的concurrent包橫空出世了,而他也給我們帶來了強大的BlockingQueue。(在多線程領域:所謂阻塞,在某些情況下會掛起線程(即阻塞),一旦條件滿足,被掛起的線程又會自動被喚醒)

下面兩幅圖演示了BlockingQueue的兩個常見阻塞場景:

 

ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是一個有邊界的阻塞隊列,它的內部實現是一個數組。有邊界的意思是它的容量是有限的,我們必須在其初始化的時候指定它的容量大小,容量大小一旦指定就不可改變。

ArrayBlockingQueue是以先進先出的方式存儲數據,最新插入的對象是尾部,最新移出的對象是頭部。下面

是一個初始化和使用ArrayBlockingQueue的例子:

    

 

 

<String> arrays = new ArrayBlockingQueue<String>(3);

     arrays.add("李四");

      arrays.add("張軍");

     arrays.add("張軍");

     // 添加阻塞隊列

     arrays.offer("張三", 1, TimeUnit.SECONDS);

LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue阻塞隊列大小的配置是可選的,如果我們初始化時指定一個大小,它就是有邊界的,如果不指定,它就是無邊界的。說是無邊界,其實是採用了默認大小爲Integer.MAX_VALUE的容量 。它的內部實現是一個鏈表。

和ArrayBlockingQueue一樣,LinkedBlockingQueue 也是以先進先出的方式存儲數據,最新插入的對象是尾部,最新移出的對象是頭部。下面是一個初始化和使LinkedBlockingQueue的例子:

LinkedBlockingQueue linkedBlockingQueue = new LinkedBlockingQueue(3);

linkedBlockingQueue.add("張三");

linkedBlockingQueue.add("李四");

linkedBlockingQueue.add("李四");

System.out.println(linkedBlockingQueue.size());

PriorityBlockingQueue

PriorityBlockingQueue是一個沒有邊界的隊列,它的排序規則和 java.util.PriorityQueue一樣。需要注

 

意,PriorityBlockingQueue中允許插入null對象。

所有插入PriorityBlockingQueue的對象必須實現 java.lang.Comparable接口,隊列優先級的排序規則就

 

是按照我們對這個接口的實現來定義的。

另外,我們可以從PriorityBlockingQueue獲得一個迭代器Iterator,但這個迭代器並不保證按照優先級順

 

序進行迭代。

下面我們舉個例子來說明一下,首先我們定義一個對象類型,這個對象需要實現Comparable接口:

SynchronousQueue

SynchronousQueue隊列內部僅允許容納一個元素。當一個線程插入一個元素後會被阻塞,除非這個元素被另一個線程消費。

使用BlockingQueue模擬生產者與消費者

class ProducerThread implements Runnable {

      private BlockingQueue<String> blockingQueue;

      private AtomicInteger count = new AtomicInteger();

      private volatile boolean FLAG = true;

 

      public ProducerThread(BlockingQueue<String> blockingQueue) {

            this.blockingQueue = blockingQueue;

      }

 

      @Override

      public void run() {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生產者開始啓動....");

            while (FLAG) {

                  String data = count.incrementAndGet() + "";

                  try {

                       boolean offer = blockingQueue.offer(data, 2, TimeUnit.SECONDS);

                       if (offer) {

                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",生產隊列" + data + "成功..");

                       } else {

                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",生產隊列" + data + "失敗..");

                       }

                       Thread.sleep(1000);

                  } catch (Exception e) {

 

                  }

            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",生產者線程停止...");

      }

 

      public void stop() {

            this.FLAG = false;

      }

 

}

 

class ConsumerThread implements Runnable {

      private volatile boolean FLAG = true;

      private BlockingQueue<String> blockingQueue;

 

      public ConsumerThread(BlockingQueue<String> blockingQueue) {

            this.blockingQueue = blockingQueue;

      }

 

      @Override

      public void run() {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消費者開始啓動....");

            while (FLAG) {

                  try {

                       String data = blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS);

                       if (data == null || data == "") {

                             FLAG = false;

                             System.out.println("消費者超過2秒時間未獲取到消息.");

                             return;

                       }

                       System.out.println("消費者獲取到隊列信息成功,data:" + data);

 

                  } catch (Exception e) {

                       // TODO: handle exception

                  }

            }

      }

 

}

 

public class Test0008 {

 

      public static void main(String[] args) {

            BlockingQueue<String> blockingQueue = new LinkedBlockingQueue<>(3);

            ProducerThread producerThread = new ProducerThread(blockingQueue);

            ConsumerThread consumerThread = new ConsumerThread(blockingQueue);

            Thread t1 = new Thread(producerThread);

            Thread t2 = new Thread(consumerThread);

            t1.start();

            t2.start();

            //10秒後 停止線程..

            try {

                  Thread.sleep(10*1000);

                  producerThread.stop();

            } catch (Exception e) {

                  // TODO: handle exception

            }

      }

 

}

 

 

 

線程池

什麼是線程池

Java中的程池是運用景最多的並框架,幾乎所有需要異步或並發執行任的程序
都可以使用程池。在開發過程中,合理地使用程池能夠帶3個好
第一:降低源消耗。通重複利用已建的程降低建和造成的消耗。
第二:提高響速度。當任到達,任可以不需要等到建就能立即行。
第三:提高程的可管理性程是稀缺源,如果無限制地建,不會消耗系統資源,
會降低系定性,使用程池可以一分配、調優控。但是,要做到合理利用
程池,必須對實現原理了如指掌。

線程池作用

線程池是爲突然大量爆發的線程設計的,通過有限的幾個固定線程爲大量的操作服務,減少了創建和銷燬線程所需的時間,從而提高效率。

如果一個線程的時間非常長,就沒必要用線程池了(不是不能作長時間操作,而是不宜。),況且我們還不能控制線程池中線程的開始、掛起、和中止。

線程池的分類

ThreadPoolExecutor

Java是天生就支持併發的語言,支持併發意味着多線程,線程的頻繁創建在高併發及大數據量是非常消耗資源的,因爲java提供了線程池。在jdk1.5以前的版本中,線程池的使用是及其簡陋的,但是在JDK1.5後,有了很大的改善。JDK1.5之後加入了java.util.concurrent包,java.util.concurrent包的加入給予開發人員開發併發程序以及解決併發問題很大的幫助。這篇文章主要介紹下併發包下的Executor接口,Executor接口雖然作爲一個非常舊的接口(JDK1.5 2004年發佈),但是很多程序員對於其中的一些原理還是不熟悉,因此寫這篇文章來介紹下Executor接口,同時鞏固下自己的知識。如果文章中有出現錯誤,歡迎大家指出。

Executor框架的最頂層實現是ThreadPoolExecutor類,Executors工廠類中提供的newScheduledThreadPool、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool方法其實也只是ThreadPoolExecutor的構造函數參數不同而已。通過傳入不同的參數,就可以構造出適用於不同應用場景下的線程池,那麼它的底層原理是怎樣實現的呢,這篇就來介紹下ThreadPoolExecutor線程池的運行過程。

 

corePoolSize: 核心池的大小。 當有任務來之後,就會創建一個線程去執行任務,當線程池中的線程數目達到corePoolSize後,就會把到達的任務放到緩存隊列當中
maximumPoolSize: 線程池最大線程數,它表示在線程池中最多能創建多少個線程;
keepAliveTime: 表示線程沒有任務執行時最多保持多久時間會終止。
unit: 參數keepAliveTime的時間單位,有7種取值,在TimeUnit類中有7種靜態屬性:

線程池四種創建方式

Java通過Executors(jdk1.5併發包)提供四種線程池,分別爲:

newCachedThreadPool創建一個可緩存線程池,如果線程池長度超過處理需要,可靈活回收空閒線程,若無可回收,則新建線程。

newFixedThreadPool 創建一個定長線程池,可控制線程最大併發數,超出的線程會在隊列中等待。

newScheduledThreadPool 創建一個定長線程池,支持定時及週期性任務執行。

newSingleThreadExecutor 創建一個單線程化的線程池,它只會用唯一的工作線程來執行任務,保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。

newCachedThreadPool

創建一個可緩存線程池,如果線程池長度超過處理需要,可靈活回收空閒線程,若無可回收,則新建線程。示例代碼如下:

            // 無限大小線程池 jvm自動回收

            ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

            for (int i = 0; i < 10; i++) {

                  final int temp = i;

                  newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {

 

                       @Override

                       public void run() {

                             try {

                                   Thread.sleep(100);

                             } catch (Exception e) {

                                   // TODO: handle exception

                             }

                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",i:" + temp);

 

                       }

                  });

            }

 

總結: 線程池爲無限大,當執行第二個任務時第一個任務已經完成,會複用執行第一個任務的線程,而不用每次新建線程。

newFixedThreadPool

創建一個定長線程池,可控制線程最大併發數,超出的線程會在隊列中等待。示例代碼如下:

ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

            for (int i = 0; i < 10; i++) {

                  final int temp = i;

                  newFixedThreadPool.execute(new Runnable() {

 

                       @Override

                       public void run() {

                             System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ",i:" + temp);

 

                       }

                  });

            }

總結:因爲線程池大小爲3,每個任務輸出index後sleep 2秒,所以每兩秒打印3個數字。

定長線程池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

newScheduledThreadPool

創建一個定長線程池,支持定時及週期性任務執行。延遲執行示例代碼如下:

ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);

            for (int i = 0; i < 10; i++) {

                  final int temp = i;

                  newScheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {

                       public void run() {

                             System.out.println("i:" + temp);

                       }

                  }, 3, TimeUnit.SECONDS);

}

表示延遲3秒執行。

newSingleThreadExecutor

創建一個單線程化的線程池,它只會用唯一的工作線程來執行任務,保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。示例代碼如下:

    ExecutorService newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

         for (int i = 0; i < 10; i++) {

             final int index = i;

             newSingleThreadExecutor.execute(new Runnable() {

 

                  @Override

                  public void run() {

                      System.out.println("index:" + index);

                      try {

                          Thread.sleep(200);

                      } catch (Exception e) {

                          // TODO: handle exception

                      }

                  }

             });

         }

注意: 結果依次輸出,相當於順序執行各個任務。

線程池原理剖析

提交一個任務到線程池中,線程池的處理流程如下:

1、判斷線程池裏的核心線程是否都在執行任務,如果不是(核心線程空閒或者還有核心線程沒有被創建)則創建一個新的工作線程來執行任務。如果核心線程都在執行任務,則進入下個流程。

2、線程池判斷工作隊列是否已滿,如果工作隊列沒有滿,則將新提交的任務存儲在這個工作隊列裏。如果工作隊列滿了,則進入下個流程。

3、判斷線程池裏的線程是否都處於工作狀態,如果沒有,則創建一個新的工作線程來執行任務。如果已經滿了,則交給飽和策略來處理這個任務。

 

自定義線程線程池

如果當前線程池中的線程數目小於corePoolSize,則每來一個任務,就會創建一個線程去執行這個任務;

如果當前線程池中的線程數目>=corePoolSize,則每來一個任務,會嘗試將其添加到任務緩存隊列當中,若添加成功,則該任務會等待空閒線程將其取出去執行;若添加失敗(一般來說是任務緩存隊列已滿),則會嘗試創建新的線程去執行這個任務;

如果隊列已經滿了,則在總線程數不大於maximumPoolSize的前提下,則創建新的線程

如果當前線程池中的線程數目達到maximumPoolSize,則會採取任務拒絕策略進行處理;

如果線程池中的線程數量大於 corePoolSize時,如果某線程空閒時間超過keepAliveTime,線程將被終止,直至線程池中的線程數目不大於corePoolSize;如果允許爲核心池中的線程設置存活時間,那麼核心池中的線程空閒時間超過keepAliveTime,線程也會被終止。

public class Test0007 {

 

      public static void main(String[] args) {

            ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(3));

            for (int i = 1; i <= 6; i++) {

                  TaskThred t1 = new TaskThred("任務" + i);

                  executor.execute(t1);

            }

            executor.shutdown();

      }

}

 

class TaskThred implements Runnable {

      private String taskName;

 

      public TaskThred(String taskName) {

            this.taskName = taskName;

      }

 

      @Override

      public void run() {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+taskName);

      }

 

}

 

 

 

 

合理配置線程池

 

CPU密集

CPU密集的意思是該任務需要大量的運算,而沒有阻塞,CPU一直全速運行。

CPU密集任務只有在真正的多核CPU上纔可能得到加速(通過多線程),而在單核CPU上,無論你開幾個模擬的多線程,該任務都不可能得到加速,因爲CPU總的運算能力就那些。

IO密集

IO密集型,即該任務需要大量的IO,即大量的阻塞。在單線程上運行IO密集型的任務會導致浪費大量的CPU運算能力浪費在等待。所以在IO密集型任務中使用多線程可以大大的加速程序運行,即時在單核CPU上,這種加速主要就是利用了被浪費掉的阻塞時間。

 

接着上一篇探討線程池留下的尾巴,如何合理的設置線程池大小。

要想合理的配置線程池的大小,首先得分析任務的特性,可以從以下幾個角度分析:

1.  任務的性質:CPU密集型任務、IO密集型任務、混合型任務。

2.  任務的優先級:高、中、低。

3.  任務的執行時間:長、中、短。

4.  任務的依賴性:是否依賴其他系統資源,如數據庫連接等。

性質不同的任務可以交給不同規模的線程池執行。

對於不同性質的任務來說,CPU密集型任務應配置儘可能小的線程,如配置CPU個數+1的線程數,IO密集型任務應配置儘可能多的線程,因爲IO操作不佔用CPU,不要讓CPU閒下來,應加大線程數量,如配置兩倍CPU個數+1,而對於混合型的任務,如果可以拆分,拆分成IO密集型和CPU密集型分別處理,前提是兩者運行的時間是差不多的,如果處理時間相差很大,則沒必要拆分了。

若任務對其他系統資源有依賴,如某個任務依賴數據庫的連接返回的結果,這時候等待的時間越長,則CPU空閒的時間越長,那麼線程數量應設置得越大,才能更好的利用CPU。

當然具體合理線程池值大小,需要結合系統實際情況,在大量的嘗試下比較才能得出,以上只是前人總結的規律。

 

最佳線程數目 = ((線程等待時間+線程CPU時間)/線程CPU時間 )* CPU數目

比如平均每個線程CPU運行時間爲0.5s,而線程等待時間(非CPU運行時間,比如IO)爲1.5s,CPU核心數爲8,那麼根據上面這個公式估算得到:((0.5+1.5)/0.5)*8=32。這個公式進一步轉化爲:

最佳線程數目 = (線程等待時間與線程CPU時間之比 + 1)* CPU數目

可以得出一個結論: 
線程等待時間所佔比例越高,需要越多線程。線程CPU時間所佔比例越高,需要越少線程。 
以上公式與之前的CPU和IO密集型任務設置線程數基本吻合。

CPU密集型時,任務可以少配置線程數,大概和機器的cpu核數相當,這樣可以使得每個線程都在執行任務

IO密集型時,大部分線程都阻塞,故需要多配置線程數,2*cpu核數

操作系統之名稱解釋:

某些進程花費了絕大多數時間在計算上,而其他則在等待I/O上花費了大多是時間,

前者稱爲計算密集型(CPU密集型)computer-bound,後者稱爲I/O密集型,I/O-bound。

 

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