快速了解线程池

文章目录

一. 线程池初了解
- 1. 什么是线程池
- 2. 使用线程池的好处
二. 线程池再了解
- 1. ThreadPoolExecutor类的重要配置
- 2. 线程池的工作流程
- 3. 使用Java标准库创建线程
三. 模拟实现简易线程池

一. 线程池初了解

1. 什么是线程池

线程池是一种采用池化思想（同理还有常量池，内存池等）来管理和复用线程的技术。线程池中有若干已经创建的线程和一个存放执行任务的阻塞队列，当队列中有待执行的任务时线程可以直接取出并执行，对于已经执行完任务的线程并不会直接销毁，而是进行适当地复用以处理更多的多线程任务，从而达到提高程序性能和降低系统开销的目的。

2. 使用线程池的好处

提高程序的响应速度：线程池中管理了若干已经创建的线程，当新任务到来时无需进行线程的创建就可对任务进行处理。
降低系统的开销：线程池可以对已经创建的线程进行复用，避免了频繁创建和销毁线程带来的系统开销。
提高线程的可管理性：线程池可以对线程进行统一的分配、调优和监控。

二. 线程池再了解

在Java中，ExecutorService 是管理线程池和所提交的任务的重要接口，它表示一个线程池示例，通过该接口的方法我们可以了解线程池基本方法的使用（如下表）。
其中 ThreadPoolExecutor类是 ExecutorService接口的一个主要实现类，获得线程池主要有两种方法：（1）直接实例化ThreadPoolExecuto类，并手动对ThreadPoolExecuto类进行参数配置（2）通过Executors这个工厂类的工厂方法获取ThreadPoolExecuto类。

ExecutorService的主要方法：
在这里插入图片描述

1. ThreadPoolExecutor类的重要配置

若通过直接实例化的方式获取 ThreadPoolExecutor类，可通过以下参数对线程池进行相关的配置。

corePoolSize（核心线程数）：当线程池空闲时，即线程池中队列没有待执行任务时仍然保留的线程数量。
maximumPoolSize（最大线程数）：线程池允许存在的最大线程数，当待处理任务减少时，部分线程可能会被销毁，即 corePoolSize <= 线程数量 <= maximumPoolSize。
keepAliveTime（最长空闲存活时间）：当线程数量大于核心线程数时，多余线程被允许存活的最长时间，超过该时间未执行新任务的多余线程将被销毁。
unit（时间单位）：keepAliveTime参数的时间单位。
workQueue（工作队列）：传递任务的阻塞队列，可根据不同需求指定不同的队列类型；若对任务的优先级有要求，可选择PriorityBlockingQueue，若任务数量变动较大，可选择LinkedBlockingQueue等。
threadFactory（创建线程的工厂）：使用 ThreadFactory工厂类来创建线程，可以自动对线程相关属性进行设置。
handle（拒绝策略）：当阻塞队列中待处理的任务数量达到队列的最大容量时，对继续添加的任务采取适当的拒绝策略（4种）。

在这里插入图片描述

2. 线程池的工作流程

在这里插入图片描述

3. 使用Java标准库创建线程

在Java标准库中，主要通过 Executors这个工厂类的4个主要方法来获取线程池 ThreadPoolExecutor类的实例，但方法的返回值为 ThreadPoolExecutor类的实现接口 ExecutorService。（方法简介如下）
在这里插入图片描述

使用示例如下：
Executors.newCachedThreadPool()

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 创建一个 线程数目动态变化的 线程池
    // 当线程池中的任务数 较少时，会适当的销毁线程；当待执行的任务数较多时， 会适当地创建更多 新的线程以执行任务
    ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        int id = i;
        service.submit(() -> {
            System.out.println("i = " + id);
        });
    }
}

部分执行结果如下：
在这里插入图片描述

==========分割线
Executors.newSingleThreadPool()：队列任务为顺序执行

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 创建一个 只有一个线程 执行线程任务的线程池
    // 线程池每次只能执行 一个线程任务， 多余的任务会在任务队列中等待执行
    ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        int id = i;
        service.submit(() -> {
            System.out.println("i = " + id);
        });
    }
}

在这里插入图片描述

三. 模拟实现简易线程池

实现线程池，需要有一个阻塞队列来存放执行任务和若干线程执行任务，并在队满时继续提交任务执行一定的拒绝策略（这里采用阻塞等待的方式）。

具体的步骤如下：

在线程池实例化时创建一定数量的线程，每个线程的工作内容是利用循环的方式扫描是否有待执行任务，若有则取出队列任务并执行。
创建固定容量的阻塞队列（ArrayBlockingQueue）用于接收添加任务。
为线程池提供提交任务的方法。

具体代码如下：

class MyThreadPool {
    // 用来存放线程池中 要执行的任务
     BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<>(50);

     public MyThreadPool(int n) {
         for (int i = 0; i < n; i++) {
             Thread t = new Thread(() -> {
                // 每个线程采用死循环的方式扫描是否有待执行的任务
                while (true) {
                    try {
                        Runnable task = queue.take();
                        task.run();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }

                }
             });
             t.start();
         }
     }

     // 向线程池中添加任务
     public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
         queue.put(runnable);
     }

}