Java线程池详解

合集 - Java(12)

1.Java中“==”与equals()2023-03-192.Java容器及其常用方法汇总2023-03-193.使用synchronized对并发性的影响2023-03-19

4.Java线程池详解2023-03-19

5.正则表达式（Regular Expression）详解2023-03-196.JVM详解2023-03-197.大数运算（BigInteger）与进制转换2023-03-198.优先队列（PriorityQueue）常用方法及简单案例2023-03-199.Lambda 表达式总结2023-03-1910.Optional 详解2023-03-1911.Stream 总结2023-03-1912.浮点数编码原理2023-03-19

收起

1 使用线程池的好处

• 降低资源消耗：通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗；
• 提高响应速度：当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行；
• 提高线程的可管理性：线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

2 任务执行单元

2.1 Runnable接口

Runnable task=new Runnable() {
	public void run() {
		System.out.println("run()");
	}			
};

2.2 Callable接口

import java.util.concurrent.Callable;

Callable task2=new Callable() {
	public Object call() throws Exception {
		System.out.println("call()");
		return null;
	}		
};

注意：call()方法相较于run()方法，可能会抛出异常，并且有返回值。

3 阻塞队列（BolckingQueue）

线程池使用的任务队列是阻塞队列。

3.1 阻塞队列与非阻塞队列的区别

入队：

• 非阻塞队列：当队满时，放入数据，数据丢失；
• 阻塞队列：当队满时，放入数据，进行等待，直到有数据出队，或超过等待时间就丢弃。

出队：

• 非阻塞队列：当队空时，取数据，返回null；
• 阻塞队列：当队空时，取数据，进行等待，直到有数据入队。

3.2 BolckingQueue接口的实现类

ArrayBlockingQueue
LinkedBlockingQueue
PriorityBlockingQueue
DelayQueue
LinkedBlockingDeque

4 线程池

4.1 任务执行流程

执行任务调用 execute() 方法或 submit() 方法，它们的区别如下：

• execute() 方法：用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功，；
• submit() 方法：提交需要返回值的任务。线程池会返回一个 future 类型的对象，通过 future 对象的 get() 方法可以判断任务是否执行成功。当调用 get() 方法时，会阻塞当前线程，直到任务完成；而使用 get(long timeout,TimeUnitunit)方法会阻塞当前线程一段时间后立即返回，这时候任务可能没有执行完。

public void execute(Runnable command)

public Future<?> submit(Runnable task)
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task)

注意：execute() 方法只接受实现 Runnable 接口的对象。

4.2 Executor框架

Executor框架

4.3 创建线程池的方式

（1）使用 ThreadPoolExecutor 的构造方法创建

ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,  //核心线程数
    int maxinumPoolSize, //最大线程数
    long keepAliveTime,  //线程最大空闲时间
    TimeUnit unit,  //时间单位
    BlockingQueue<Runnable> workQueue, //线程等待队列
    ThreadFactory threadFactory,  //线程创建工厂
    RejectedExecutionHandler handler  //拒绝策略
)

ThreadPoolExecutor 的常用构造方法

ThreadPoolExecutor(int,int,long,TimeUnit,BlockingQueue<Runnable>)
ThreadPoolExecutor(int,int,long,TimeUnit,BlockingQueue<Runnable>,ThreadFactory)
ThreadPoolExecutor(int,int,long,TimeUnit,BlockingQueue<Runnable>,RejectedExecutionHandler)
ThreadPoolExecutor(int,int,long,TimeUnit,BlockingQueue<Runnable>,ThreadFactory,RejectedExecutionHandler)

拒绝策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy //丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy //也是丢弃任务，但是不抛出异常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy //丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy //由调用线程处理该任务

（2）使用 Executors 的静态工厂方法创建

使用 Executors 创建线程池，容易造成资源耗尽的风险，具体如下：

• SingleThreadExecutor 和 FixedThreadPool ：允许请求的队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能堆积大量请求，从而导致OOM（Out of Memory）；
• CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool：允许创建的线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量线程，从而导致OOM。

1. newSingleThreadExecutor() 方法

创建只有一个线程的线程池

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
   return new FinalizableDelegatedExecutorService
       (new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                               new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

2. newFixedThreadPool(int nThreads) 方法

创建一个有固定数量线程数的线程池

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

3. newCachedThreadPool() 方法

创建可根据实际情况调整线程数量的线程池

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

4. newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 方法

创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
     return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

5 线程池简单案例

5.1 使用 ThreadPoolExecutor 的构造方法创建线程池

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		ThreadPoolExecutor threadPool=new ThreadPoolExecutor(3,5,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,
			    			    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3));
		Runnable task1=new Runnable() {
			public void run() {
				System.out.println("task1");
			}
		};
		Callable task2=new Callable() {
			public String call() throws Exception {
				System.out.println("task2");
				return "success";
			}		
		};
		threadPool.execute(task1);
		threadPool.submit(task1);
		Future<String> future=threadPool.submit(task2);
		try {
			System.out.println(future.get());
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

5.2 使用 Executors 的静态工厂方法创建线程池

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		ExecutorService threadPool=Executors.newSingleThreadExecutor();
		Runnable task1=new Runnable() {
			public void run() {
				System.out.println("task1");
			}
		};
		Callable task2=new Callable() {
			public String call() throws Exception {
				System.out.println("task2");
				return "success";
			}		
		};
		threadPool.execute(task1);
		threadPool.submit(task1);
		Future<String> future=threadPool.submit(task2);
		try {
			System.out.println(future.get());
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

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