线程池原理及使用方式

一、简介

  • 什么是线程池?

池的概念大家也许都有所听闻,池就是相当于一个容器,里面有许许多多的东西你可以即拿即用。java中有线程池、连接池等等。线程池就是在系统启动或者实例化池时创建一些空闲的线程,等待工作调度,执行完任务后,线程并不会立即被销毁,而是重新处于空闲状态,等待下一次调度。

  • 线程池的工作机制?

在线程池的编程模式中,任务提交并不是直接提交给线程,而是提交给池。线程池在拿到任务之后,就会寻找有没有空闲的线程,有则分配给空闲线程执行,暂时没有则会进入等待队列,继续等待空闲线程。如果超出最大接受的工作数量,则会触发线程池的拒绝策略。

  • 为什么使用线程池?

线程的创建与销毁需要消耗大量资源,重复的创建与销毁明显不必要。而且池的好处就是响应快,需要的时候自取,就不会存在等待创建的时间。线程池可以很好地管理系统内部的线程,如数量以及调度。

二、常用线程池介绍

Java类ExecutorService是线程池的父接口,并非顶层接口。以下四种常用线程池的类型都可以是ExecutorService。

  • 单一线程池 Executors.newSingleThreadExecutor()

内部只有唯一一个线程进行工作调度,可以保证任务的执行顺序(FIFO,LIFO)

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package com.test;

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

public class PoolTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建单一线程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("first");
list.add("second");
list.add("third");
list.forEach(o -> {
// 遍历集合提交任务
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {

@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + o);
try {
// 间隔1s
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
});
}
}

执行结果:

pool-1-thread-1 : first

pool-1-thread-1 : second

pool-1-thread-1 : third

  • 可缓存线程池 Executors.newCachedThreadPool()

如果线程池中有可使用的线程,则使用,如果没有,则在池中新建一个线程,可缓存线程池中线程数量最大为Integer.MAX_VALUE。通常用它来运行一些执行时间短,且经常用到的任务。

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package com.test;

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

public class PoolTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建可缓存线程池
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("first");
list.add("second");
list.add("third");
list.forEach(o -> {

try {
// 间隔3s
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

// 遍历集合提交任务
cachedThreadPool.execute(new Runnable() {

@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + o);
try {
// 间隔1s
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
});
}
}

执行结果:

pool-1-thread-1 : first

pool-1-thread-1 : second

pool-1-thread-1 : third

因为间隔时间长,下一个任务运行时,上一个任务已经完成,所以线程可以继续复用,如果间隔时间调短,那么部分线程将会使用新线程来运行。

把每个任务等待时间从3s调低至1s:

执行结果:

pool-1-thread-1 : first

pool-1-thread-2 : second

pool-1-thread-1 : third

  • 定长线程池 Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)

创建一个固定线程数量的线程池,参数手动传入

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package com.test;

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

public class PoolTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建可缓存线程池
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("first");
list.add("second");
list.add("third");
list.add("fourth");
list.forEach(o -> {

try {
// 间隔1s
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

// 遍历集合提交任务
fixedThreadPool.execute(new Runnable() {

@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + o);
try {
// 间隔1s
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
});
}
}

执行结果:

pool-1-thread-1 : first

pool-1-thread-2 : second

pool-1-thread-3 : third

pool-1-thread-1 : fourth

  • 定时线程池 Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行

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package com.test;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class PoolTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建定长线程池、支持定时、延迟、周期性执行任务
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : 1秒后每隔3秒执行一次");
}
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
}
}

执行结果:

pool-1-thread-1 : 1秒后每隔3秒执行一次

pool-1-thread-1 : 1秒后每隔3秒执行一次

pool-1-thread-2 : 1秒后每隔3秒执行一次

pool-1-thread-2 : 1秒后每隔3秒执行一次

pool-1-thread-2 : 1秒后每隔3秒执行一次

pool-1-thread-2 : 1秒后每隔3秒执行一次

pool-1-thread-2 : 1秒后每隔3秒执行一次

三、自定义线程池

常用构造函数:

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ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)

参数说明:

1、corePoolSize 核心线程数大小,当线程数<corePoolSize ,会创建线程执行runnable

2、maximumPoolSize 最大线程数, 当线程数 >= corePoolSize的时候,会把runnable放入workQueue中

3、keepAliveTime 保持存活时间,当线程数大于corePoolSize的空闲线程能保持的最大时间。

4、unit 时间单位

5、workQueue 保存任务的阻塞队列

6、threadFactory 创建线程的工厂

7、handler 拒绝策略

任务执行顺序:

​ 1、当线程数小于corePoolSize时,创建线程执行任务。

​ 2、当线程数大于等于corePoolSize并且workQueue没有满时,放入workQueue中

​ 3、线程数大于等于corePoolSize并且当workQueue满时,新任务新建线程运行,线程总数要小于maximumPoolSize

​ 4、当线程总数等于maximumPoolSize并且workQueue满了的时候执行handler的rejectedExecution。也就是拒绝策略。

ThreadPoolExecutor默认有四个拒绝策略:

​ 1、new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() 直接抛出异常RejectedExecutionException

​ 2、new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() 直接调用run方法并且阻塞执行

​ 3、new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() 直接丢弃后来的任务

​ 4、new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() 丢弃在队列中队首的任务

缓冲队列BlockingQueue:

BlockingQueue是双缓冲队列。BlockingQueue内部使用两条队列,允许两个线程同时向队列一个存储,一个取出操作。在保证并发安全的同时,提高了队列的存取效率。

常用的几种BlockingQueue:

  • ArrayBlockingQueue(int i):规定大小的BlockingQueue,其构造必须指定大小。其所含的对象是FIFO顺序排序的。
  • LinkedBlockingQueue()或者(int i):大小不固定的BlockingQueue,若其构造时指定大小,生成的BlockingQueue有大小限制,不指定大小,其大小有Integer.MAX_VALUE来决定。其所含的对象是FIFO顺序排序的。
  • PriorityBlockingQueue()或者(int i):类似于LinkedBlockingQueue,但是其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然顺序或者构造函数的Comparator决定。
  • SynchronizedQueue():特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成。
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package com.test;

import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class PoolTest {
public static void main(String[] args) {
// 工作队列
LinkedBlockingDeque<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingDeque<Runnable>();
// 拒绝策略
RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 10, 20, TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue, handler);
threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {

@Override
public void run() {
System.out.println("自定义线程池");
}
});
}
}
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