Java 线程池的案例 java线程池原理

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网络锐评 2023-09-19 08:31:49

文章标签 Java 线程池的案例 Java 并发多线程线程池 文章分类 Java 后端开发

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。

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，如果无限制地创建，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分配、调优和监控。

线程池的实现原理

当提交一个新任务到线程池时，线程池的处理流程如下：

线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下个流程。
线程池判断工作队列是否已经满。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。
线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有，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。

ThreadPoolExecutor执行execute()方法

Java 线程池的案例 java线程池原理_Java

ThreadPoolExecutor执行execute方法分下面4种情况：

如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
如果运行的线程等于或多于corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue。
如果无法将任务加入BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来处理任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize，任务将被拒绝，并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路，是为了在执行execute()方法时，尽可能地避免获取全局锁（那将会是一个严重的可伸缩瓶颈）。在ThreadPoolExecutor完成预热之后（当前运行的线程数大于等于corePoolSize），几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2，而步骤2不需要获取全局锁。

线程池执行任务的方法如下：

public void execute(Runnable command) {
	if (command == null)
		throw new NullPointerException();
	// 如果线程数小于基本线程数，则创建线程并执行当前任务
	if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
		// 如线程数大于等于基本线程数或线程创建失败，则将当前任务放到工作队列中。
		if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
			if (runState != RUNNING || poolSize == 0)
				ensureQueuedTaskHandled(command);
		}
		// 如果线程池不处于运行中或任务无法放入队列，并且当前线程数量小于最大允许的线程数量，
		// 则创建一个线程执行任务。
		else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
			// 抛出RejectedExecutionException异常
			reject(command); // is shutdown or saturated
	}
}

线程池创建线程时，会将线程封装成工作线程Worker，Worker在执行完任务后，还会循环获取工作队列里的任务来执行。

public void run() {
	try {
		Runnable task = firstTask;
		firstTask = null;
		while (task != null || (task = getTask()) != null) {
			runTask(task);
			task = null;
		}
	} finally {
		workerDone(this);
	}
}

ThreadPoolExecutor中线程执行任务的示意图

Java 线程池的案例 java线程池原理_多线程_02