一、什么是线程池?

线程池是一种管理线程的机制,用于复用线程资源,减少线程创建和销毁的开销,从而提高程序性能;线程池中的线程在完成任务后不会立即销毁,而是被放回线程池,等待执行新的任务

二、线程池参数介绍

ThreadPoolExecutor构造方法:

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, //核心线程数量
                              int maximumPoolSize,//     最大线程数
                              long keepAliveTime, //       最大空闲时间
                              TimeUnit unit,         //        时间单位
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,   //   任务队列
                              ThreadFactory threadFactory,    // 线程工厂
                              RejectedExecutionHandler handler  //  饱和处理机制
	)

1.核心线程数(corePoolSize):线程池中始终保持的线程数.当线程池中的线程数小于核心线程数时,即使有空闲线程,新任务也会创建新的线程执行.

  2.最大线程数(maximumPoolSize):线程池中允许的最大线程数.

  3.工作队列(workQueue):用于存储等待执行的任务的阻塞队列。当核心线程数满时,新任务会进入工作队列等待执行。

  4.线程空闲时间(keepAliveTime):当线程池中的线程数大于核心线程数时,多余的空闲线程在等待新任务的最长时间。超过这个时间,空闲线程将被销毁。

  5.线程工厂(ThreadFactory):用于创建新线程的工厂对象。

  6.拒绝策略(RejectedExecutionHandler):当线程池无法处理新任务时采取的拒绝策略.

 拒绝策略

  1.AbortPolicy(默认):直接抛出RejectedExecutionException异常,不执行被拒绝的任务

  2.CallerRunsPolicy:将被拒绝的任务交给调用线程池的线程(通常是主线程)来执行。这种策略可以降低新任务提交的速度,从而为线程池腾出时间来处理更多任务.

  3.DiscardPolicy:当新任务被提交后直接被丢弃掉,不执行也不抛出异常.

  4.DiscardOldestPolicy:丢弃工作队列中最旧的任务,然后将新任务添加到工作队列中.如果队列中的任务是有序的或存在依赖关系,这种策略可能导致问题.

三、线程池工作流程

当有新任务提交时,线程池会根据核心线程数创建新线程来执行任务.

如果当前线程数达到核心线程数,新任务会被放入工作队列中.

如果工作队列已满,线程池会创建新线程来执行任务,直到线程数达到最大线程数.

如果线程数已达到最大线程数且工作队列已满,线程池会根据拒绝策略处理新任务.

当线程池中的线程数大于核心线程数且空闲时间超过keepAliveTime时,多余的空闲线程将被销毁.

四、使用Executors创建常见线程池

Java通过Executors工厂类提供四种线程池,分别为:

  1. newCachedThreadPool :创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,否则新建线程。(线程最大并发数不可控制)
  2. newFixedThreadPool:创建一个固定大小的线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。
  3. newScheduledThreadPool : 创建一个定时线程池,支持定时及周期性任务执行。
  4. newSingleThreadExecutor :创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

newCachedThreadPool

public class CachedThreadPoolTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executorService.execute(myRunnable);
        }

        System.out.println("线程任务开始执行");
        executorService.shutdown();
    }

}

public class MyRunnable implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running...");
    }

}

源码:

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

通过上面的源码我们可以看到,newCachedThreadPool没有核心线程个数,就像一个餐厅,招聘的全是临时工,而且它的非核心线程无上限,每个临时线程空闲时间只存活60秒

执行流程:

1.没有核心线程,直接向 SynchronousQueue 中提交任务

2.如果有空闲线程,就去取出任务执行;如果没有空闲线程,就新建一个

3.执行完任务的线程有 60 秒生存时间,如果在这个时间内可以接到新任务,就可以继续存在,否则就被回收掉了

因为空闲 60 秒的线程就会被终止,长时间保持空闲的 CachedThreadPool 不会占用任何资源。

newFixedThreadPool

public class FixedThreadPoolTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executorService.execute(myRunnable);
        }

        System.out.println("线程任务开始执行");
        executorService.shutdown();
    }

}

public class MyRunnable implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running...");
    }

}

源码:

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

我们通过源码可以看到,FixedThreadPool 的核心线程数和最大线程数都是我们可以指定的, keepAliveTime 为 0,也就是多余的空余线程会被立即终止

执行流程:

  1. 线程数少于核心线程数,也就是设置的线程数时,新建线程执行任务
  2. 线程数等于核心线程数后,将任务加入阻塞队列
  3. 由于队列容量非常大,可以一直加
  4. 执行完任务的线程反复去队列中取任务执行

FixedThreadPool 主要用于负载比较重的服务器,为了资源的合理利用,需要限制当前线程数量

newScheduledThreadPool

public class ScheduledThreadPoolTest {

    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            // 参数1:目标对象,参数2:隔多长时间开始执行线程,参数3:执行周期,参数4:时间单位
            scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(myRunnable, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);
        }

        System.out.println("线程任务开始执行");
    }

}

public class MyRunnable implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running...");
    }

}

newSingleThreadExecutor

public class SingleThreadExecutorTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executorService.execute(myRunnable);
        }

        System.out.println("线程任务开始执行");
        executorService.shutdown();
    }

}

public class MyRunnable implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running...");
    }

}