learn-tech/专栏/Java并发编程78讲-完/13线程池常用的阻塞队列有哪些?.md
2024-10-16 00:20:59 +08:00

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13 线程池常用的阻塞队列有哪些?
在本课时我们主要学习线程池内部结构,以及线程池中最常见的阻塞队列类型。
线程池内部结构
线程池的内部结构主要由四部分组成,如图所示。
第一部分是线程池管理器,它主要负责管理线程池的创建、销毁、添加任务等管理操作,它是整个线程池的管家。
第二部分是工作线程,也就是图中的线程 t0~t9这些线程勤勤恳恳地从任务队列中获取任务并执行。
第三部分是任务队列,作为一种缓冲机制,线程池会把当下没有处理的任务放入任务队列中,由于多线程同时从任务队列中获取任务是并发场景,此时就需要任务队列满足线程安全的要求,所以线程池中任务队列采用 BlockingQueue 来保障线程安全。
第四部分是任务,任务要求实现统一的接口,以便工作线程可以处理和执行。
阻塞队列
线程池中的这四个主要组成部分最值得我们关注的就是阻塞队列了,如表格所示,不同的线程池会选用不同的阻塞队列。
表格左侧是线程池,右侧为它们对应的阻塞队列,你可以看到 5 种线程池对应了 3 种阻塞队列,我们接下来对它们进行逐一的介绍。
LinkedBlockingQueue
对于 FixedThreadPool 和 SingleThreadExector 而言,它们使用的阻塞队列是容量为 Integer.MAX_VALUE 的 LinkedBlockingQueue可以认为是无界队列。由于 FixedThreadPool 线程池的线程数是固定的,所以没有办法增加特别多的线程来处理任务,这时就需要 LinkedBlockingQueue 这样一个没有容量限制的阻塞队列来存放任务。这里需要注意,由于线程池的任务队列永远不会放满,所以线程池只会创建核心线程数量的线程,所以此时的最大线程数对线程池来说没有意义,因为并不会触发生成多于核心线程数的线程。
SynchronousQueue
第二种阻塞队列是 SynchronousQueue对应的线程池是 CachedThreadPool。线程池 CachedThreadPool 的最大线程数是 Integer 的最大值可以理解为线程数是可以无限扩展的。CachedThreadPool 和上一种线程池 FixedThreadPool 的情况恰恰相反FixedThreadPool 的情况是阻塞队列的容量是无限的,而这里 CachedThreadPool 是线程数可以无限扩展,所以 CachedThreadPool 线程池并不需要一个任务队列来存储任务,因为一旦有任务被提交就直接转发给线程或者创建新线程来执行,而不需要另外保存它们。
我们自己创建使用 SynchronousQueue 的线程池时,如果不希望任务被拒绝,那么就需要注意设置最大线程数要尽可能大一些,以免发生任务数大于最大线程数时,没办法把任务放到队列中也没有足够线程来执行任务的情况。
DelayedWorkQueue
第三种阻塞队列是DelayedWorkQueue它对应的线程池分别是 ScheduledThreadPool 和 SingleThreadScheduledExecutor这两种线程池的最大特点就是可以延迟执行任务比如说一定时间后执行任务或是每隔一定的时间执行一次任务。DelayedWorkQueue 的特点是内部元素并不是按照放入的时间排序,而是会按照延迟的时间长短对任务进行排序,内部采用的是“堆”的数据结构。之所以线程池 ScheduledThreadPool 和 SingleThreadScheduledExecutor 选择 DelayedWorkQueue是因为它们本身正是基于时间执行任务的而延迟队列正好可以把任务按时间进行排序方便任务的执行。