详解线程池

2024-01-15 13:32:46

线程池

（请观看本人博文 —— 《详解多线程》）

线程池

概念：

装有一定线程对象的容器。
程序启动一个新线程成本是比较高的，因为它涉及到要与操作系统进行交互。
而使用线程池可以很好的提高性能，尤其是当程序中要创建大量生存期很短的线程时，更应该考虑使用线程池。
线程池里的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用。
在JDK5之前，我们必须手动实现自己的线程池，
从JDK5开始，Java内置支持线程池的类 —— ExecutorService 类

此外，线程池有两大优点：

优点:

线程是稀缺资源，使用线程池可以减少创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以重复使用

可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线程的数量，防止因为消耗过多内存导致服务器崩溃

那么，现在，本人来讲解下线程池的底层实现原理：

底层实现原理：

流程：

提交一个任务到线程池中，线程池的处理流程如下：

判断线程池里的核心线程是否都在执行任务：
如果不是（核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建）则创建一个新的工作线程来执行任务；
如果是（核心线程都在执行任务），则进入下个流程。

判断线程池的工作队列是否已满：
如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里；
如果工作队列满了，则进入下个流程。

判断线程池里的线程是否都处于工作状态：
如果没有满，则创建一个新的工作线程来执行任务；
如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

如下图：

那么，现在，本人来讲解下上文所提及的 饱和策略：

饱和策略：

当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，
那么必须对新提交的任务采用一种特殊的策略来进行处理。
这个策略默认配置是AbortPolicy，表示无法处理新的任务而抛出异常。
对于上述情况，Java提供了4中策略：

AbortPolicy：直接抛出异常

CallerRunsPolicy：只用调用所在的线程运行任务

DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。

DiscardPolicy：不处理，丢弃掉

那么，接下来，本人就来讲解下与线程池相关的两个类吧：

我们想要获得 ExecutorService 类的对象，就只能通过调用Executors 工厂类的方法来获取，所以，本人先来简单介绍下 Executors 工厂类：

Executors 工厂类：

对于 Executors 工厂类，我们只需了解这个类是如何产生 ExecutorService类的对象即可。
所以，本人先来介绍下这个类的常用API：
常用API：

public static ExecutorService newCachedThreadPool():
根据任务的数量来创建线程对应的线程个数

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads):
固定初始化几个线程

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor():
初始化一个线程的线程池

那么，现在，本人来介绍下 ExecutorService 类：

ExecutorService 类：

对象的获得方法，在上面本人已经讲解过了。

那么，现在，本人来展示下这个类的常用API：

常用API：

< T > Future< T > submit(Callable< T > task)
提交一个值返回任务执行，并返回一个表示任务挂起结果的未来

Future<?> submit(Runnable task)
提交执行一个Runnable任务并返回一个表示该任务的未来

< T > Future< T > submit(Runnable task, T result)
提交执行一个Runnable任务并返回一个表示该任务的未来

boolean isShutdown()
返回 true如果执行器已关闭

boolean isTerminated()
返回 true如果所有任务都完成后，关闭

void shutdown()
启动一个有序的关机，在以前提交的任务被执行，但没有新的任务将被接受

List< Runnable > shutdownNow()
试图阻止所有积极执行任务，停止等待任务的处理，并返回一个列表，正在等待执行的任务

boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
直到所有的任务都完成后，关闭请求，或超时发生，或当前线程被中断，以先发生的情况

< T > List<Future< T >> invokeAll(Collection<? extends Callable< T >> tasks)
执行给定的任务，返回一个未来持有他们的状态和结果的列表时，所有的完整

< T > List<Future< T >> invokeAll(Collection<? extends Callable< T >> tasks, long timeout, TimeUnit unit)
执行给定的任务，返回一个未来持有他们的状态和结果的列表时，所有的完成或超时到期，以先发生的

< T > T invokeAny(Collection<? extends Callable< T >> tasks)
执行给定的任务，返回已成功完成的结果（即，不抛出一个例外），如果任何

< T > T invokeAny(Collection<? extends Callable< T >> tasks, long timeout, TimeUnit unit)
执行给定的任务，返回一个成功完成的结果（即，不抛出异常），如果做了超时之前经过

对于上述的API ，本人现在来做几点说明：

每次我们使用完后，一定要记得调用shutdown()方法，
否则线程不会关闭、程序不会停止运行

只需将线程作为submit()的参数传入，就会有线程池中的线程来为完成该“任务”

现在，本人来通过几个例子，来展示下这个类的基本使用：

本人首先来给出一个 Runnable的实现类和一个Callable的实现类：

package edu.youzg.about_synchronized.core;

public class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"任务执行了");
    }

}

package edu.youzg.about_thread.core;

import java.util.concurrent.Callable;

import static java.lang.Thread.sleep;

public class MyCallable implements Callable<Integer>  {
    int num;
    public MyCallable(int num) {
        this.num=num;
    }

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum=0;
        for (int i = 1; i <=num; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }

}

例1 —— 使用无参构造获取线程池：

package edu.youzg.about_thread.core;

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

public class Test {

   public static void main(String[] args){
       ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();   //通过无参构造出来的线程池，容量是随着任务的数量改变的
       MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
       executorService.submit(myRunnable);
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       //关闭线程池
       executorService.shutdown();
   }

}

本人现在来展示下运行结果：

可以看到：我们提交多少个“任务”，线程池中就会提供多少个线程来处理这些“任务”

例2 —— 使用有参构造获取线程池：

package edu.youzg.about_thread.core;

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

public class Test {

   public static void main(String[] args){
       //这个线程里面，提前创建三个线程对象
       ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       //关闭线程池
       executorService.shutdown();
   }

}

本人来展示下运行结果：

可以看到：线程池中只创建了三个线程，随机来完成传入的“任务”

例3 ——

package edu.youzg.about_thread.core;

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

public class Test {

   public static void main(String[] args){
       //这个线程池里面，只有一个线程对象
       ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());
       executorService.submit(new MyRunnable());

       executorService.shutdown();
   }

}

现在，本人来展示下运行结果：

能够看到，线程池中只创建了一个线程。

例4 —— 提交Callable实现类的任务作为submit()的参数：

package edu.youzg.about_thread.core;

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

public class Test {

   public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
       ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
       MyCallable myCallable = new MyCallable(10);

       Future<Integer> f = executorService.submit(myCallable);
       Integer integer = f.get();
       System.out.println(integer);

       MyCallable myCallable2 = new MyCallable(100);

       Future<Integer> f2 = executorService.submit(myCallable2);
       Integer integer1 = f2.get(); //获取线程执行完之后的返回结果
       System.out.println(integer1);
       executorService.shutdown();
   }

}

现在，本人再来展示下运行结果：

可以看到：
若传入的参数若是Runnable线程，就会运行完run()中的内容；
若传入的参数若是Callable线程，不仅就会运行完run()中的内容，还可以获取返回值。

我们所传的线程参数，根据我们的需要来传入即可。

（本人《详解多线程》博文链接：https:////www.cnblogs.com/codderYouzg/p/12418935.html）

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线程池

底层实现原理：

流程：

饱和策略：

Executors 工厂类：

ExecutorService 类：

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