提綱
是什么(使用線程池的原因,線程池的定義,好處,線程池原理)
怎么用(常見的使用方式,以及各個參數(shù)的作用)
為什么(源碼分析,設(shè)計模式分析)
關(guān)于原理在android中的部分應(yīng)用,部分注意事項
引子(原因)
多線程技術(shù):
多線程技術(shù)主要解決處理器單元內(nèi)多個線程執(zhí)行的問題,它可以顯著減少處理器單元的閑置時間,增加處理器單元的吞吐能力
多線程的異步執(zhí)行方式,雖然能夠最大限度發(fā)揮多核計算機的計算能力,但是如果不加控制,反而會對系統(tǒng)造成負擔。線程本身也要占用內(nèi)存空間,大量的線程會占用內(nèi)存資源并且可能會導(dǎo)致Out of Memory。即便沒有這樣的情況,大量的線程回收也會給GC帶來很大的壓力。
當創(chuàng)建線程時間+銷毀線程時間遠大于在線程中執(zhí)行任務(wù)的時間時 或者 需要多次調(diào)用多線程異步任務(wù)時,我們可以考慮線程池
什么是線程池
定義
一種線程使用模式,通過池化技術(shù)維護著多個線程,對線程進行統(tǒng)一管理和復(fù)用,避免了在處理短時間任務(wù)時創(chuàng)建與銷毀線程的代價。線程池不僅能夠保證內(nèi)核的充分利用,還能防止過分調(diào)度。
原理
池化技術(shù),享元模式,對線程進行統(tǒng)一管理和復(fù)用
使用線程池的好處
減少了創(chuàng)建和銷毀線程的次數(shù),每個工作線程都可以被重復(fù)利用,可執(zhí)行多個任務(wù)。從而減少線程的創(chuàng)建和銷毀,節(jié)約系統(tǒng)的開銷
對線程具有統(tǒng)一的管理,可以根據(jù)系統(tǒng)的承受能力,調(diào)整線程池中工作線線程的數(shù)目,防止因為消耗過多的內(nèi)存
簡單的demo對比結(jié)果

怎么使用線程池
使用線程池主要涉及兩個類
ExecutorService:線程池接口,提供了眾多接口api來控制線程池中的線程
ThreadPoolExecutor:實現(xiàn)了ExecutorService接口,并封裝了一系列的api使得它具有線程池的特性,其中包括工作隊列、核心線程數(shù)、最大線程數(shù)等,可以說這個就是線程池的代表類
要創(chuàng)建一個線程池只需要new ThreadPoolExecutor(…);就可以創(chuàng)建一個線程池,而如果這樣創(chuàng)建線程池的話,我們需要配置一堆東西,非常麻煩,我們可以看一下它的構(gòu)造方法就知道了:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) {...}
所以,官方也不推薦使用這種方法來創(chuàng)建線程池,而是推薦使用Executors的工廠方法來創(chuàng)建線程池,Executors類是官方提供的一個工廠類,它里面封裝好了眾多功能不一樣的線程池,從而使得我們創(chuàng)建線程池非常的簡便,主要提供了如下五種功能不一樣的線程池:
1、newFixedThreadPool() :
作用:該方法返回一個固定線程數(shù)量的線程池,該線程池中的線程數(shù)量始終不變,即不會再創(chuàng)建新的線程,也不會銷毀已經(jīng)創(chuàng)建好的線程,自始自終都是那幾個固定的線程在工作,所以該線程池可以控制線程的最大并發(fā)數(shù)。
栗子:假如有一個新任務(wù)提交時,線程池中如果有空閑的線程則立即使用空閑線程來處理任務(wù),如果沒有,則會把這個新任務(wù)存在一個任務(wù)隊列中,一旦有線程空閑了,則按FIFO方式處理任務(wù)隊列中的任務(wù)。
2、newCachedThreadPool() :
作用:該方法返回一個可以根據(jù)實際情況調(diào)整線程池中線程的數(shù)量的線程池。即該線程池中的線程數(shù)量不確定,是根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整的。
栗子:假如該線程池中的所有線程都正在工作,而此時有新任務(wù)提交,那么將會創(chuàng)建新的線程去處理該任務(wù),而此時假如之前有一些線程完成了任務(wù),現(xiàn)在又有新任務(wù)提交,那么將不會創(chuàng)建新線程去處理,而是復(fù)用空閑的線程去處理新任務(wù)。那么此時有人有疑問了,那這樣來說該線程池的線程豈不是會越集越多?其實并不會,因為線程池中的線程都有一個“保持活動時間”的參數(shù),通過配置它,如果線程池中的空閑線程的空閑時間超過該“保存活動時間”則立刻停止該線程,而該線程池默認的“保持活動時間”為60s。
3、newSingleThreadExecutor() :
作用:該方法返回一個只有一個線程的線程池,即每次只能執(zhí)行一個線程任務(wù),多余的任務(wù)會保存到一個任務(wù)隊列中,等待這一個線程空閑,當這個線程空閑了再按FIFO方式順序執(zhí)行任務(wù)隊列中的任務(wù)。
4、newScheduledThreadPool() :
作用:該方法返回一個可以控制線程池內(nèi)線程定時或周期性執(zhí)行某任務(wù)的線程池。
5、newSingleThreadScheduledExecutor() :
作用:該方法返回一個可以控制線程池內(nèi)線程定時或周期性執(zhí)行某任務(wù)的線程池。只不過和上面的區(qū)別是該線程池大小為1,而上面的可以指定線程池的大小。
獲取這五種線程池
通過Executors的工廠方法來獲?。?/p>
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); ? ?
ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor(); ? ?
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); ? ?
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); ?
ScheduledExecutorService singleThreadScheduledPool = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
我們可以看到通過Executors的工廠方法來創(chuàng)建線程池極其簡便,其實它的內(nèi)部還是通過new ThreadPoolExecutor(…)的方式創(chuàng)建線程池的,我們看一下這些工廠方法的內(nèi)部實現(xiàn):
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { ? ? ? ?
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()); ? ? } ??
? public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {? ?
??return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue())); ?? }?
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {? ? ?
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue()); ? ? }
我們可以清楚的看到這些方法的內(nèi)部實現(xiàn)都是通過創(chuàng)建一個ThreadPoolExecutor對象來創(chuàng)建的,正所謂萬變不離其宗,所以我們要了解線程池還是得了解ThreadPoolExecutor這個線程池類
了解ThreadPoolExecutor
所以我們主要就是要了解ThreadPoolExecutor,從構(gòu)造方法開始:

我們可以看到它構(gòu)造方法的參數(shù)比較多,有七個,下面一一來說明這些參數(shù)的作用:
corePoolSize:線程池中的核心線程數(shù)量
maximumPoolSize:線程池中的最大線程數(shù)量
keepAliveTime:這個就是上面說到的“保持活動時間“,上面只是大概說明了一下它的作用,不過它起作用必須在一個前提下,就是當線程池中的線程數(shù)量超過了corePoolSize時,它表示多余的空閑線程的存活時間,即:多余的空閑線程在超過keepAliveTime時間內(nèi)沒有任務(wù)的話則被銷毀。而這個主要應(yīng)用在緩存線程池中
unit:它是一個枚舉類型,表示keepAliveTime的單位,常用的如:TimeUnit.SECONDS(秒)、TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)
workQueue:任務(wù)隊列,主要用來存儲已經(jīng)提交但未被執(zhí)行的任務(wù),不同的線程池采用的排隊策略不一樣
threadFactory:線程工廠,用來創(chuàng)建線程池中的線程,通常用默認的即可
handler:通常叫做拒絕策略,1、在線程池已經(jīng)關(guān)閉的情況下 2、任務(wù)太多導(dǎo)致最大線程數(shù)和任務(wù)隊列已經(jīng)飽和,無法再接收新的任務(wù) 。在上面兩種情況下,只要滿足其中一種時,在使用execute()來提交新的任務(wù)時將會拒絕,而默認的拒絕策略是拋一個RejectedExecutionException異常
workQueue這個任務(wù)隊列卻要再次說明一下,它是一個BlockingQueue<Runnable>對象,而泛型則限定它是用來存放Runnable對象的,剛剛上面講了,不同的線程池它的任務(wù)隊列實現(xiàn)肯定是不一樣的,所以,保證不同線程池有著不同的功能的核心就是這個workQueue的實現(xiàn)了,細心的會發(fā)現(xiàn)在剛剛的用來創(chuàng)建線程池的工廠方法中,針對不同的線程池傳入的workQueue也不一樣,下面我總結(jié)一下這五種線程池分別用的是什么BlockingQueue:
1、newFixedThreadPool()—>LinkedBlockingQueue
2、newSingleThreadExecutor()—>LinkedBlockingQueue
3、newCachedThreadPool()—>SynchronousQueue
4、newScheduledThreadPool()—>DelayedWorkQueue
5、newSingleThreadScheduledExecutor()—>DelayedWorkQueue
這些隊列分別表示:
LinkedBlockingQueue:無界的隊列
SynchronousQueue:直接提交的隊列
DelayedWorkQueue:等待隊列
當然實現(xiàn)了BlockingQueue接口的隊列還有:ArrayBlockingQueue(有界的隊列)、PriorityBlockingQueue(優(yōu)先級隊列)。這些隊列的詳細作用就不多介紹了。
當 Executor 已經(jīng)關(guān)閉,并且 Executor 將有限邊界用于最大線程和工作隊列容量,且已經(jīng)飽和時,在方法execute(java.lang.Runnable) 中提交的新任務(wù)將被拒絕。在以上兩種情況下,execute 方法都將調(diào)用其RejectedExecutionHandler 的 RejectedExecutionHandler.rejectedExecution(java.lang.Runnable, java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor) 方法。下面提供了四種預(yù)定義的處理程序策略:
A. 在默認的 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 中,處理程序遭到拒絕將拋出運行時 RejectedExecutionException。
B. 在 ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 中,線程調(diào)用運行該任務(wù)的 execute 本身。此策略提供簡單的反饋控制機制,能夠減緩新任務(wù)的提交速度。
C. 在 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 中,不能執(zhí)行的任務(wù)將被刪除。
D. 在 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy 中,如果執(zhí)行程序尚未關(guān)閉,則位于工作隊列頭部的任務(wù)將被刪除,然后重試執(zhí)行程序(如果再次失敗,則重復(fù)此過程)。
LinkedBlockingQueue
1:如果未指定容量,默認容量為Integer.MAX_VALUE ,容量范圍可以在構(gòu)造方法參數(shù)中指定作為防止隊列過度擴展。
2:此對象是 線程阻塞-安全的
3:不接受 null 元素
4:它實現(xiàn)了BlockingQueue接口。
5:實現(xiàn)了 Collection 和 Iterator 接口的所有可選 方法。
線程池ThreadPoolExecutor的使用
使用線程池,其中涉及到一個極其重要的方法,即:
execute(Runnable command)
該方法意為執(zhí)行給定的任務(wù),該任務(wù)處理可能在新的線程、已入池的線程或者正調(diào)用的線程,這由ThreadPoolExecutor的實現(xiàn)決定。
當一個任務(wù)通過execute(Runnable)方法欲添加到線程池時:
l 如果此時線程池中的數(shù)量小于corePoolSize,即使線程池中的線程都處于空閑狀態(tài),也要創(chuàng)建新的線程來處理被添加的任務(wù)。
l 如果此時線程池中的數(shù)量等于 corePoolSize,但是緩沖隊列 workQueue未滿,那么任務(wù)被放入緩沖隊列。
l 如果此時線程池中的數(shù)量大于corePoolSize,緩沖隊列workQueue滿,并且線程池中的數(shù)量小于maximumPoolSize,建新的線程來處理被添加的任務(wù)。
l 如果此時線程池中的數(shù)量大于corePoolSize,緩沖隊列workQueue滿,并且線程池中的數(shù)量等于maximumPoolSize,那么通過 handler所指定的策略來處理此任務(wù)。也就是:處理任務(wù)的優(yōu)先級為:核心線程corePoolSize、任務(wù)隊列workQueue、最大線程maximumPoolSize,如果三者都滿了,使用handler處理被拒絕的任務(wù)。
l 當線程池中的線程數(shù)量大于 corePoolSize時,如果某線程空閑時間超過keepAliveTime,線程將被終止。這樣,線程池可以動態(tài)的調(diào)整池中的線程數(shù)。
優(yōu)先級線程池的優(yōu)點
優(yōu)先級可以在線程實現(xiàn)了BlockingQueue接口的隊列還有:ArrayBlockingQueue(有界的隊列)、PriorityBlockingQueue(優(yōu)先級隊列)。這些隊列的詳細作用就不多介紹了。池中線程數(shù)量不足或系統(tǒng)資源緊張時,優(yōu)先處理我們想要先處理的任務(wù),而優(yōu)先級低的則放到后面再處理,這極大改善了系統(tǒng)默認線程池以FIFO方式處理任務(wù)的不靈活
擴展線程池ThreadPoolExecutor
除了內(nèi)置的功能外,ThreadPoolExecutor也向外提供了三個接口供我們自己擴展?jié)M足我們需求的線程池,這三個接口分別是:
beforeExecute() - 任務(wù)執(zhí)行前執(zhí)行的方法
afterExecute() -任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后執(zhí)行的方法
terminated() -線程池關(guān)閉后執(zhí)行的方法
這三個方法在ThreadPoolExecutor內(nèi)部都沒有實現(xiàn)
前面兩個方法我們可以在ThreadPoolExecutor內(nèi)部的runWorker()方法中找到,而runWorker()是ThreadPoolExecutor的內(nèi)部類Worker實現(xiàn)的方法,Worker它實現(xiàn)了Runnable接口,也正是線程池內(nèi)處理任務(wù)的工作線程,而Worker.runWorker()方法則是處理我們所提交的任務(wù)的方法,它會同時被多個線程訪問,所以我們看runWorker()方法的實現(xiàn),由于涉及到多個線程的異步調(diào)用,必然是需要使用鎖來處理,而這里使用的是Lock來實現(xiàn)的,我們來看看runWorker()方法內(nèi)主要實現(xiàn):
可以看到在task.run()之前和之后分別調(diào)用了beforeExecute和afterExecute方法,并傳入了我們的任務(wù)Runnable對象
而terminated()則是在關(guān)閉線程池的方法中調(diào)用,而關(guān)閉線程池有兩個方法,我貼其中一個:
優(yōu)化線程池ThreadPoolExecutor
雖說線程池極大改善了系統(tǒng)的性能,不過創(chuàng)建線程池也是需要資源的,所以線程池內(nèi)線程數(shù)量的大小也會影響系統(tǒng)的性能,大了反而浪費資源,小了反而影響系統(tǒng)的吞吐量,所以我們創(chuàng)建線程池需要把握一個度才能合理的發(fā)揮它的優(yōu)點,通常來說我們要考慮的因素有CPU的數(shù)量、內(nèi)存的大小、并發(fā)請求的數(shù)量等因素,按需調(diào)整。
通常核心線程數(shù)可以設(shè)為CPU數(shù)量+1,而最大線程數(shù)可以設(shè)為CPU的數(shù)量*2+1。
獲取CPU數(shù)量的方法為:
Runtime.getRuntime().availableProcessors();
java線程池大小為何會大多被設(shè)置成CPU核心數(shù)+1?https://blog.csdn.net/varyall/article/details/79583036
線程池大小設(shè)置,CPU的核心數(shù)、線程數(shù)的關(guān)系和區(qū)別,同步與堵塞完全是兩碼事https://blog.csdn.net/tbdp6411/article/details/78443732
最佳線程數(shù)目 = (線程等待時間與線程CPU時間之比 + 1)* CPU數(shù)目
從任務(wù)的優(yōu)先級,任務(wù)的執(zhí)行時間長短,任務(wù)的性質(zhì)(CPU密集/ IO密集),任務(wù)的依賴關(guān)系這四個角度來分析。并且近可能地使用有界的工作隊列。
性質(zhì)不同的任務(wù)可用使用不同規(guī)模的線程池分開處理:
CPU密集型:盡可能少的線程,Ncpu+1
IO密集型:盡可能多的線程, Ncpu*2,比如數(shù)據(jù)庫連接池
混合型:CPU密集型的任務(wù)與IO密集型任務(wù)的執(zhí)行時間差別較小,拆分為兩個線程池;否則沒有必要拆分。
shutdown()和shutdownNow()的區(qū)別
關(guān)于線程池的停止,ExecutorService為我們提供了兩個方法:shutdown和shutdownNow,這兩個方法各有不同,可以根據(jù)實際需求方便的運用,如下:
1、shutdown()方法在終止前允許執(zhí)行以前提交的任務(wù)。
?2、shutdownNow()方法則是阻止正在任務(wù)隊列中等待任務(wù)的啟動并試圖停止當前正在執(zhí)行的任務(wù)。
遍歷線程池中的所有線程,然后逐個調(diào)用線程的interrupt方法來中斷線程.
shutdown 將線程池里的線程狀態(tài)設(shè)置成SHUTDOWN狀態(tài), 然后中斷所有沒有正在執(zhí)行任務(wù)的線程. shutdownNow 將線程池里的線程狀態(tài)設(shè)置成STOP狀態(tài), 然后停止所有正在執(zhí)行或暫停任務(wù)的線程. 只要調(diào)用這兩個關(guān)閉方法中的任意一個, isShutDown() 返回true. 當所有任務(wù)都成功關(guān)閉了, isTerminated()返回true.
線程池源碼分析原理
之前說到線程池原理是對多個線程的管理復(fù)用,減少了線程的創(chuàng)建和銷毀過程,也減少了創(chuàng)建線程的數(shù)目,從而提高了效率。也講到各個參數(shù)的作用,接下來我們看看線程池的源碼是怎么實現(xiàn)這些操作的。

其中AtomicInteger變量ctl的功能非常強大:利用低29位表示線程池中線程數(shù),通過高3位表示線程池的運行狀態(tài):
1、RUNNING:-1 << COUNT_BITS,即高3位為111,該狀態(tài)的線程池會接收新任務(wù),并處理阻塞隊列中的任務(wù);?
2、SHUTDOWN: 0 << COUNT_BITS,即高3位為000,該狀態(tài)的線程池不會接收新任務(wù),但會處理阻塞隊列中的任務(wù);?
3、STOP : 1 << COUNT_BITS,即高3位為001,該狀態(tài)的線程不會接收新任務(wù),也不會處理阻塞隊列中的任務(wù),而且會中斷正在運行的任務(wù);?
4、TIDYING : 2 << COUNT_BITS,即高3位為010, 所有的任務(wù)都已經(jīng)終止
5、TERMINATED: 3 << COUNT_BITS,即高3位為011, terminated()方法已經(jīng)執(zhí)行完成
1、先看一下線程池的executor方法(任務(wù)入口)

判斷當前活躍線程數(shù)是否小于corePoolSize,如果小于,則調(diào)用addWorker創(chuàng)建線程執(zhí)行任務(wù)
如果不小于corePoolSize,則將任務(wù)添加到workQueue隊列。
如果放入workQueue失敗,則創(chuàng)建線程執(zhí)行任務(wù),如果這時創(chuàng)建線程失敗(當前線程數(shù)不小于maximumPoolSize時),就會調(diào)用reject(內(nèi)部調(diào)用handler)拒絕接受任務(wù)。
為什么需要double check線程池的狀態(tài)?
在多線程環(huán)境下,線程池的狀態(tài)時刻在變化,而ctl.get()是非原子操作,很有可能剛獲取了線程池狀態(tài)后線程池狀態(tài)就改變了。判斷是否將command加入workque是線程池之前的狀態(tài)。倘若沒有double check,萬一線程池處于非running狀態(tài)(在多線程環(huán)境下很有可能發(fā)生),那么command永遠不會執(zhí)行。
2、再看下addWorker的方法實現(xiàn)
3、再到Worker里看看其實現(xiàn)
4、接下來咱們看看runWorker方法的邏輯
5、最后在看看getTask方法實現(xiàn)
參考:Java線程池實現(xiàn)原理與源碼解析(jdk1.8)https://blog.csdn.net/programmer_at/article/details/79799267#4-threadpoolexecutor%E6%BA%90%E7%A0%81
關(guān)于原理在android中的部分應(yīng)用
關(guān)于AsyncTask的實現(xiàn)
大家都知道AsyncTask內(nèi)部實現(xiàn)其實就是Thread+Handler。其中Handler是為了處理線程之間的通信,而這個Thread到底是指什么呢?通過AsyncTask源碼可以得知,其實這個Thread是線程池,AsyncTask內(nèi)部實現(xiàn)了兩個線程池,分別是:串行線程池和固定線程數(shù)量的線程池。而這個固定線程數(shù)量則是通過CPU的數(shù)量決定的。

在默認情況下,我們大都通過AsyncTask::execute()來執(zhí)行任務(wù)的, ,而execute()內(nèi)部則是調(diào)用executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)方法執(zhí)行的,第一個參數(shù)就是指定處理該任務(wù)的線程池,而默認情況下AsyncTask是傳入串行線程池(在這里不講版本的變化),也就是任務(wù)只能單個的按順序執(zhí)行,而我們要是想讓AsyncTask并行的處理任務(wù),大家都知道調(diào)用AsyncTask::executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)方法傳入這個參數(shù)即可:AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR。 而這個參數(shù)的意義在于為任務(wù)指定了一個固定線程數(shù)量的線程池去處理,從而達到了并行處理的功能,我們可以在源碼中看到AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR這個參數(shù)就是一個固定線程數(shù)量的線程池:
關(guān)于message的實現(xiàn)
我們都知道m(xù)essage也有關(guān)于obtain的實現(xiàn) ,通過obtain獲取message對象來使用代替new一個也是google推薦的做法, 這里也有用到享元模式,通過復(fù)用已有的message對象來減少創(chuàng)建及回收。
message內(nèi)部有個靜態(tài)的消息池,采用的是鏈表的實現(xiàn)方式進行管理,最大數(shù)量為50,當調(diào)用obtain方法時,會先上鎖,判斷當前的節(jié)點是否為空,不為空則使用并將當前節(jié)點指向下一個,并減少poolsize。
對應(yīng)的,在釋放的時候,message為recycle中會上鎖后添加設(shè)置節(jié)點,增加poolsize,從而達成message的復(fù)用
關(guān)于對象池
在平時的邏輯中,如果我們想實現(xiàn)相關(guān)的享元復(fù)用,可以有多種方式,只要形成相應(yīng)管理,用棧,隊列,列表,數(shù)組,鏈表等結(jié)構(gòu)進行管理,提供獲取和回收方法。就可以達到相應(yīng)目的。
實際上,在android的android.support.v4.util包中,就有提供Pools類來幫助我們事先緩存對象。提供了SimplePool、SynchronizedPool來創(chuàng)建對象池
在android.support.v4.util包下的Pools類中,分別聲明了Pool接口,SimplePool實現(xiàn)類與SynchronizedPool實現(xiàn)類,其中具體的UML關(guān)系如下圖所示:
其內(nèi)部代碼也比較簡單,面向開發(fā)者提供了泛型的對象池,基于數(shù)組實現(xiàn),其中對象池的最大容量是通過用戶手動設(shè)定。從對象池中獲取數(shù)據(jù)是通過acquire方法?;厥债斍皩ο蟮綄ο蟪刂惺峭ㄟ^release方法。
關(guān)于acquire方法
在acquire方法中,會從對象池中取出對象。具體列子如下圖所示:

acquire()方法總會取當前對象池中存儲的最后一個數(shù)據(jù)。如果有則返回。同時將該位置置為null。反之返回為null。
關(guān)于release方法
在release方法中,會將對象緩存到對象池中。如果當前對象已經(jīng)存在,會拋出異常。反之則存儲。具體列子如下圖所示:

release( T instance)方法,總會將需要回收的對象存入當前對象池中存儲的最后一個數(shù)據(jù)的下一個位置。如果當前回收的對象已經(jīng)存在會拋出異常。反之則成功。
同步對象池(SynchronizedPool)
SynchronizedPool的代碼理解起來也同樣非常簡單,直接繼承SimplePool。并重寫了SimplePool的兩個方法。并為其加上了鎖,保證了多線程情況下使用的安全性。
Synchronized是通過對象內(nèi)部的一個叫做監(jiān)視器鎖(monitor)來實現(xiàn)的。但是監(jiān)視器鎖本質(zhì)又是依賴于底層的操作系統(tǒng)的Mutex Lock來實現(xiàn)的。而操作系統(tǒng)實現(xiàn)線程之間的切換這就需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)換到內(nèi)核態(tài),這個成本非常高,狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要相對比較長的時間,這就是為什么Synchronized效率低的原因。
因此,這種依賴于操作系統(tǒng)Mutex Lock所實現(xiàn)的鎖我們稱之為“重量級鎖”。JDK中對Synchronized做的種種優(yōu)化,其核心都是為了減少這種重量級鎖的使用。JDK1.6以后,為了減少獲得鎖和釋放鎖所帶來的性能消耗,提高性能,引入了“偏向鎖”和“輕量級鎖”。無鎖 --> 偏向鎖 --> 輕量級 --> 重量級
鎖的方面有太多知識,這里不會鋪開講,有興趣可以研究下做分享
讓你徹底理解Synchronizedhttp://www.itdecent.cn/p/d53bf830fa09
分門別類總結(jié)Java中的各種鎖https://blog.csdn.net/renwei289443/article/details/79540809
JAVA鎖有哪些種類https://blog.csdn.net/nalanmingdian/article/details/77800355
簡單了解鎖機制
概念:
鎖(lock)或互斥(mutex)是一種同步機制,用于在有許多執(zhí)行線程的環(huán)境中強制對資源的訪問限制。鎖旨在強制實施互斥排他、并發(fā)控制策略
Java線程阻塞:java的線程是映射到操作系統(tǒng)原生線程之上的,如果要阻塞或喚醒一個線程就需要操作系統(tǒng)介入,需要在戶態(tài)與核心態(tài)之間切換,這種切換會消耗大量的系統(tǒng)資源
?內(nèi)核態(tài):?CPU可以訪問內(nèi)存所有數(shù)據(jù), 包括外圍設(shè)備, 例如硬盤, 網(wǎng)卡. CPU也可以將自己從一個程序切換到另一個程序
?用戶態(tài):?只能受限的訪問內(nèi)存, 且不允許訪問外圍設(shè)備. 占用CPU的能力被剝奪, CPU資源可以被其他程序獲取
Java鎖的實現(xiàn):
markword是java對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一部分,用于存儲對象自身的運行時數(shù)據(jù),如哈希碼(HashCode)、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等,其最后2bit是鎖狀態(tài)標志位,表示不同級別的鎖


對鎖的不同效率進行的分類(無鎖 --> 偏向鎖 --> 輕量級 --> 重量級)?
偏向鎖:指一段同步代碼一直被一個線程所訪問,那么該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。?
輕量級鎖:指當鎖是偏向鎖的時候,被另一個線程所訪問,偏向鎖就會升級為輕量級鎖,其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖,不會阻塞,提高性能。
?重量級鎖: 指當鎖為輕量級鎖的時候,另一個線程雖然是自旋,但自旋不會一直持續(xù)下去,當自旋一定次數(shù)的時候,還沒有獲取到鎖,就會進入阻塞,該鎖膨脹為重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線程進入阻塞,性能降低。
?synchronized的執(zhí)行過程:?
檢測Mark Word里面是不是當前線程的ID,如果是,表示當前線程處于偏向鎖?
如果不是,則使用CAS將當前線程的ID替換Mard Word,如果成功則表示當前線程獲得偏向鎖,置偏向標志位1?
?如果失敗,則說明發(fā)生競爭,撤銷偏向鎖,進而升級為輕量級鎖。
?當前線程使用CAS將對象頭的Mark Word替換為鎖記錄指針,如果成功,當前線程獲得鎖
?如果失敗,表示其他線程競爭鎖,當前線程便嘗試使用自旋來獲取鎖。
?如果自旋成功則依然處于輕量級狀態(tài)。?
?如果自旋失敗,則升級為重量級鎖。
?Ps:?CAS:即CompareAndSwap縮寫,CAS需要有3個操作數(shù):內(nèi)存地址V,舊的預(yù)期值A(chǔ),即將要更新的目標值B。CAS指令執(zhí)行時,當且僅當內(nèi)存地址V的值與預(yù)期值A(chǔ)相等時,將內(nèi)存地址V的值修改為B,否則就什么都不做。整個比較并替換的操作是一個原子操作。(AtomicInteger)
自旋鎖:假設(shè)持有鎖的線程能在很短時間內(nèi)釋放鎖資源,那么那些等待競爭鎖的線程就不需要做內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)之間的切換進入阻塞掛起狀態(tài),只需要自旋(如while循環(huán)空轉(zhuǎn)),等持有鎖的線程釋放鎖后即可立即獲取鎖,這樣就避免用戶線程和內(nèi)核的切換的消耗。自旋是需要消耗cup的,但不能一直占用cup自旋做無用功,所以需要設(shè)定一個自旋等待的最大時間?
此外鎖還具有多種分類和分類帶來的鎖名詞
?宏觀設(shè)計理念分類——樂觀鎖和悲觀鎖
?從其它等待中的線程是否按順序獲取鎖的角度劃分——公平鎖與非公平鎖
?從能否有多個線程持有同一把鎖的角度劃分——互斥鎖
?從一個線程能否遞歸獲取自己的鎖的角度劃分——重入鎖(遞歸鎖)
?從編譯器優(yōu)化的角度劃分——鎖消除和鎖粗化
?在不同的位置使用synchronized——類鎖和對象鎖
鎖優(yōu)化:
?減少鎖的持有時間:例如避免給整個方法加鎖
?減小鎖的粒度:將大對象,拆成小對象,大大增加并行度,降低鎖競爭.如此一來偏向鎖,輕量級鎖成功率提高.(代表類ConcurrentHashMap)
?讀寫分離鎖替代獨占鎖:讀-讀不互斥,讀-寫互斥,寫-寫互斥
?鎖分離:在讀寫鎖的思想上做進一步的延伸,根據(jù)不同的功能拆分不同的鎖,進行有效的鎖分離.(代表類LinkedBlockingQueue)
?鎖粗化:同一個鎖不停的進行請求
同步和釋放, 其本身也會消耗系統(tǒng)寶貴的資源,反而不利于性能的優(yōu)化
?無鎖:鎖相比,使用CAS操作,由于其非阻塞性,因此不存在死鎖問題,同時線程之間的相互影響,?也遠小于鎖的方式.使用無鎖的方案,可以減少鎖競爭以及線程頻繁調(diào)度帶來的系統(tǒng)開銷.
關(guān)于線程的使用注意事項
在《阿里巴巴android開發(fā)手冊》有提到
關(guān)于線程池的使用注意
關(guān)于對象池復(fù)用,在《effective java》書中也有提到
參考資料:
Java線程池實現(xiàn)原理與源碼解析(jdk1.8)https://blog.csdn.net/programmer_at/article/details/79799267#4-threadpoolexecutor%E6%BA%90%E7%A0%81
線程池的工作原理與源碼解讀https://www.cnblogs.com/qingquanzi/p/8146638.html