1、Java的多线程
1.1 线程池模式
一个线程池可以维护多个线程，这些线程等待任务来进行并发处理。线程池模式避免了频繁创建和销毁短期任务线程，复用池中的线程从而提高了性能。线程池中的线程在处理任务时是并发进行的。
线程池（绿色方块）/等待处理任务队列（蓝色）/处理完成任务（黄色）
该模式允许创建的线程数量及其生命周期。 我们还能够安排任务的执行并将传入的任务保持在队列（Task Queue）中。
线程池数量的大小可根据程序可用的计算资源进行调整，它通常是程序的可调参数，经过调整以优化程序的性能。 确定最佳线程池大小对于优化性能至关重要。
1.2 Java的线程池ThreadPoolExecutor
Java中的ThreadPoolExecutor是一个可扩展的线程池的实现，它提供了对很多参数的微调设置。这些参数包括：
ThreadPoolExecutor的构造器：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
RejectedExecutionHandler handler) {
//...
}
示例：
ThreadPoolExecutor executorPool = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 3, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(50));
corePoolSize：第1个参数“5”。JVM会为前5个任务创建线程，后续的任务会放进队列里，直到队列满为止（第5个参数workQueue，50个任务）。
maximumPoolSize：第2个参数“10”。JVM最多创建10个线程，这意味着当当前正有5个线程运行着5个任务，而这时任务队列的50个任务已满，此时如果有一个新的任务到达队列，JVM将创建一个新的线程，最多创建5个，直至10个。
keepAliveTime：第3个参数“3秒”，超出核心线程而小于最大线程的这些线程，在一定的空闲时间之后将被清除掉。
unit：第4个参数“秒”，keepAliveTime的时间单位。
workQueue：第5个参数“new ArrayBlockingQueue<Runnable>(50)”，任务队列的大小。
JVM创建线程的规则如下：
- 如果线程数少于corePoolSize，创建新的线程来跑任务。
- 如何线程数等于或大于corePoolSize，将任务放进队列。
- 如果队列满了，且线程数小于maximumPoolSize，创建新的线程跑任务。
- 如果队列满了，且线程数量大于或等于maximumPoolSize，拒绝任务。
2、Spring的多线程
Spring/Spring Boot只需要在配置类上注解“@EnableAsync”，在需要使用单独线程的方法上使用“@Async”注解即可。Spring会自动检索线程池的定义，可以是“org.springframework.core.task.TaskExecutor”或者是“java.util.concurrent.Executor”的名为“taskExecutor”的bean。若都未找到，则使用“org.springframework.core.task.SimpleAsyncTaskExecutor”来处理异步方法的调用。
我们最简单可以通过自定一个名为“taskExecutor”的Bean即可。
@Configuration
@EnableAsync
class AsyncConfigurationByBean {
@Bean(name="taskExecutor")
public Executor taskExecutor() {
ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
executor.setCorePoolSize(5);
executor.setMaxPoolSize(10);
executor.setQueueCapacity(50);
executor.setThreadNamePrefix("poolThread-");
executor.initialize();
return executor;
}
}
Spring也提供了“AsyncConfigurer”接口用来定制实现异步多线程相关的配置。
@Configuration
@EnableAsync
class AsyncConfigurationByConfigurer implements AsyncConfigurer {
@Override
public Executor getAsyncExecutor() {
ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
executor.setCorePoolSize(5);
executor.setMaxPoolSize(10);
executor.setQueueCapacity(50);
executor.setThreadNamePrefix("poolThread-");
executor.initialize();
return executor;
}
@Override
public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
return AsyncConfigurer.super.getAsyncUncaughtExceptionHandler();
}
}
3、Spring Boot的多线程
在Spring Boot下，通过“TaskExecutionAutoConfiguration”自动配置类，Spring Boot给我们已经自动配置好了线程池，“TaskExecutionProperties”提供了相关的属性配置。在Spring Boot下我们只需要在配置类上“@EnableAsync”，在“application.yml”上配置即可：
spring:
task:
execution:
pool:
core-size: 5
max-size: 10
queue-capacity: 50
thread-name-prefix: poolThread-
4、多线程演示
新建一个使用异步方法的类和方法：
@Service
@Slf4j
class AsyncService {
@Async
public void doSomething(Integer i){
log.info("当前是循环：" + i);
}
}
在Spring Boot入口类调用：
@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class SpringAsyncApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringAsyncApplication.class, args);
}
@Bean
CommandLineRunner commandLineRunner(AsyncService asyncService){
return p -> {
for(int i = 0 ; i < 10 ; i ++){
asyncService.doSomething(i);
}
};
}
}
运行结果：
从图中可以看出我们的核心线程数量是5，你可以按照上节的“JVM创建线程的规则”来调整核心线程、最大线程、队列数量的来尝试一下观察控制台输出的结果。
5、多线程异步结果演示
我们有时候会在单一的请求中调用多个方法，在同步的方法里，我们都是顺序执行，执行完一个再执行下一个。我们可以通过Spring的“AsyncResult”让多个方法并发执行并聚合他们的结果，并提高性能。
我们先看一下，在同步的情况下是什么样的：
@Service
class Service1 {
public Integer doSomething() throws InterruptedException {
Thread.sleep(2000);
log.info("在Service1中");
return 1;
}
}
@Service
class Service2 {
public Integer doSomething() throws InterruptedException {
Thread.sleep(2000);
log.info("在Service2中");
return 2 ;
}
}
@Bean
CommandLineRunner commandLineRunner(Service1 service1, Service2 service2){
return p -> {
long start = System.currentTimeMillis();
Integer first = service1.doSomething();
Integer second = service2.doSomething();
Integer sum = first + second;
long end = System.currentTimeMillis();
Long cost = end - start;
log.info("结果为:" + sum + ",耗时" + cost);
};
}
示例中，一个线程顺序执行两个方法，执行结果为：
在一个线程中
我们现在使用“@Async”使方法变成异步，且使用“AsyncResult”包装异步结果返回。
“CompletableFuture”是Java8引入的，以提供一种编写异步、非阻塞和多线程代码的简单方法。我们使用“AsyncResult”包装返回值，并用它的“.completable()”方法获得“CompletableFuture”对象。
@Service
@Slf4j
class Service1 {
@Async
public CompletableFuture<Integer> doSomething() throws InterruptedException {
Thread.sleep(2000);
log.info("在Service1中");
return new AsyncResult<Integer>(1).completable();
}
}
@Service
@Slf4j
class Service2 {
@Async
public CompletableFuture<Integer> doSomething() throws InterruptedException {
Thread.sleep(2000);
log.info("在Service2中");
return new AsyncResult<Integer>(2).completable();
}
}
@Bean
CommandLineRunner commandLineRunner(Service1 service1, Service2 service2){
return p -> {
long start = System.currentTimeMillis();
CompletableFuture<Integer> firstData = service1.doSomething();
CompletableFuture<Integer> secondData = service2.doSomething();
CompletableFuture<Integer> mergeResult = firstData.thenCompose(
firstValue -> secondData.thenApply(
secondValue -> firstValue + secondValue
)
);
long end = System.currentTimeMillis();
Long cost = end - start;
log.info("结果为:" + mergeResult.get() + ",耗时" + cost);
};
}
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