【JAVA多线程】线程池概论

目录

1.概述

2.ThreadPoolExector

2.1.参数

2.2.新任务提交流程

2.3.拒绝策略

2.4.代码示例

1.概述

线程池的核心：

线程池的实现原理是个标准的生产消费者模型，调用方不停向线程池中写数据，线程池中的线程组不停从队列中取任务。

实现线程池需要考虑的几个核心因素：

  • 队列的长度

  • 队列满后，后面来的线程如何处理

队列的长度：

用来存线程这个队列的长度太小了可能会不够用，要是没有限制又可能导致机器的物理内存耗尽，所以最好的方式就是给这个队列一个初始化的长度，然后允许这个队列动态扩容。

队列满后，后面来的任务如何处理：

队列满了之后新来的任务如何处理？也就是拒绝策略，关于这个拒绝策略，是直接拒绝丢弃掉？还是把队列中的老任务丢弃掉给它让位置？还是说不走线程池，直接新开一条线程来执行？

继承体系：

可以看到顶级父接口提供了规范标准，真正干活儿的实现类只有ThreadPoolExcutor和ScheduleThreadPoolExecutor。

本文主要以ThreadPoolExcutor为切入聊一下线程池的核心概念，由于ScheduleThreadPoolExecutor主要是用来做延迟任务和周期任务的，以它为切入来聊线程池的核心概念并不是那么合适，后面会有文章专门聊一聊JDK基于线程池打造的一整套延迟任务、周期任务、异步任务等，这些任务调度体系。

2.ThreadPoolExector

2.1.参数

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService{private final AtomicInteger ctl;//状态变量private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;//任务队列private final ReentrantLock mainLock;//用于保证线程池中各变量之间的互斥private final HashSet<ThreadPoolExecutor.Worker> workers;//线程组
}
private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer implements Runnable{final Thread thread;//被封装的线程Runnable firstTask;//worker收到的第一个任务volatile long completedTasks;//worker执行完毕的任务数
}

线程池的核心参数为

  • corePoolSize：在线程池中始终维护的线程个数.

  • maxPoolSize：在corePooSize已满、队列也满的情况下，扩 充线程至此值。

  • keepAliveTime/TimeUnit：maxPoolSize 中的空闲线程，销 毁所需要的时间，总线程数收缩回corePoolSize。

  • blockingQueue：线程池所用的队列类型。

  • threadFactory：线程创建工厂，可以自定义，也有一个默 认的。

  • RejectedExecutionHandler：corePoolSize 已满，队列已 满，maxPoolSize 已满，最后的拒绝策略。

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) {if (corePoolSize < 0 ||maximumPoolSize <= 0 ||maximumPoolSize < corePoolSize ||keepAliveTime < 0)throw new IllegalArgumentException();if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)throw new NullPointerException();this.acc = System.getSecurityManager() == null ?null :AccessController.getContext();this.corePoolSize = corePoolSize;this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;this.workQueue = workQueue;this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);this.threadFactory = threadFactory;this.handler = handler;}

2.2.新任务提交流程

入口在ThreadPoolExector.execute(Runnable command)

public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();
​int c = ctl.get();//如果当前线程组中的线程数量小于核心线程数，直接开一个新线程来执行该任务if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {if (addWorker(command, true))return;c = ctl.get();}//如果当前线程组中的线程数量大于等于核心线程数，将该任务放入队列中if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {int recheck = ctl.get();if (! isRunning(recheck) && remove(command))reject(command);else if (workerCountOf(recheck) == 0)addWorker(null, false);}//放入队列失败，再尝试新开一个线程来执行该任务else if (!addWorker(command, false))//这时候再失败意味着线程组数量已经大于maxPoolSize且任务队列已满，直接执行拒绝策略reject(command);}

2.3.拒绝策略

ThreadPoolExector一共提供了四种拒绝策略：

  • AbortPolicy，默认拒绝策略，直接抛出异常。

  • CallerRunsPolicy，让任务在调用者的线程中执行，线程池不对任务做处理。

  • DiscardPolicy，线程池直接把任务丢弃掉，就当什么都没有发生。

  • DiscardOldestPolicy，把队列中最老的任务删掉，将新任务放入队列。

2.4.代码示例

在使用线程池的时候并不需要我们手动去创建，JDK中有工具类来帮我们创建各种线程池，这个工具类只是包了一层，其底层还是创建的我们上面聊的这些线程池的实现类，以下是代码示例：

import java.util.concurrent.*;public class ThreadPoolExamples {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 固定大小的线程池示例fixedThreadPoolExample();// 单线程线程池示例singleThreadExecutorExample();// 缓存线程池示例cachedThreadPoolExample();// 定时线程池示例scheduledThreadPoolExample();}/*** 创建一个固定大小的线程池，该线程池中的线程数量固定，不会因为任务的增加而增加新的线程。*/private static void fixedThreadPoolExample() {ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 创建一个包含5个线程的线程池for (int i = 0; i < 10; i++) {final int taskId = i;fixedThreadPool.execute(() -> {System.out.println("FixedThreadPool: Task ID " + taskId + " is running by " + Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("FixedThreadPool: Task ID " + taskId + " finished by " + Thread.currentThread().getName());});}fixedThreadPool.shutdown(); // 关闭线程池try {fixedThreadPool.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.NANOSECONDS);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}/*** 创建一个单线程线程池，所有的任务都将在同一个线程中依次执行。*/private static void singleThreadExecutorExample() {ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 创建一个单线程的线程池for (int i = 0; i < 10; i++) {final int taskId = i;singleThreadExecutor.execute(() -> {System.out.println("SingleThreadExecutor: Task ID " + taskId + " is running by " + Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("SingleThreadExecutor: Task ID " + taskId + " finished by " + Thread.currentThread().getName());});}singleThreadExecutor.shutdown(); // 关闭线程池try {singleThreadExecutor.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.NANOSECONDS);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}/*** 创建一个缓存线程池，该线程池会根据需要创建新线程，但会在线程闲置后回收线程。*/private static void cachedThreadPoolExample() {ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 创建一个缓存线程池for (int i = 0; i < 10; i++) {final int taskId = i;cachedThreadPool.execute(() -> {System.out.println("CachedThreadPool: Task ID " + taskId + " is running by " + Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("CachedThreadPool: Task ID " + taskId + " finished by " + Thread.currentThread().getName());});}cachedThreadPool.shutdown(); // 关闭线程池try {cachedThreadPool.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.NANOSECONDS);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}/*** 创建一个定时线程池，可以安排任务在指定时间执行，或定期执行任务。*/private static void scheduledThreadPoolExample() {ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); // 创建一个包含5个线程的定时线程池Runnable task = () -> System.out.println("ScheduledThreadPool: Task executed at: " + System.currentTimeMillis());// 安排在1秒后执行一次，然后每隔2秒重复执行scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(task, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);try {Thread.sleep(10000); // 主线程休眠10秒，以便观察任务执行情况} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}scheduledThreadPool.shutdown(); // 关闭线程池}
}

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