Java 线程池

一、概述

在上篇文章中学习了线程的基本使用,假设我们创建线程的时间为T1,程序执行的时间为T2,线程销毁的时间为T3,当T1+T3>T2时,就是说创建线程和销毁的线程所消耗的时间,比程序执行的时间还要久,这种情况下我们就可以使用线程池。

二、通过Executors创建线程池

Java的Executors类中为我们提供了四种快捷创建线程池的方法,如下

  1. newFixedThreadPool:创建一个指定大小的线程池,超出的任务将在队列中等待。
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
  1. newCachedThreadPool:创建缓存线程池,线程根据需要新建或者回收。
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
  1. newSingleThreadExecutor:创建一个单线程的线程池。
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
  1. newScheduledThreadPool:创建一个延迟后运行,或定期执行的线程池。
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

虽然Executors为我们提供了创建线程池的静态方法,但是在实际开发中,我们应该根据实际需求场景来创建最适合我们的线程池。

三、ThreadPoolExecutor

  1. 线程池的创建

除了通过Executors的静态方法创建线程池之外,我们还可以直接通过new ThreadPoolExecutor来创建最符合我们自己需求的线程池。先来看一下他的构造方法及参数。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

corePoolSize:核心线程大小,保留在池中的线程数。
maximumPoolSize:最大线程数。
keepAliveTime:非保留在池中的线程的存活时间。
unit:时间单位
workQueue:保存任务的队列。
threadFactory:创建线程的线程工厂。
handler:拒绝策略。当线程池无法接受任务时的处理。

在理解了线程池的参数之后,我们可以自己创建一个符合我们条件的线程池,例如创建一个核心线程为1,最大线程为3,非核心线程存活时间为60秒的线程池,代码如下:

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1,3,60L, TimeUnit.SECONDS,
                                        new LinkedBlockingDeque<>(3), Executors.defaultThreadFactory(),
                                        new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());


  1. ThreadPoolExecutor的常用方法:

submit():提交任务,Runnable或Callable,可以通过接收返回值。
execute():提交任务,Runnable,不可以接收返回值。
shutdown():停止线程池,线程池的状态则立刻变成SHUTDOWN状态,此时不可添加新任务,否则抛异常。
shutdownNow():停止线程池,线程池的状态立刻变成STOP状态,并返回未执行的任务列表。
allowCoreThreadTimeOut(boolean value):如果为true,核心线程也会被销毁。
getPoolSize():获取线程池的大小。
getQueue():获取任务队列。

  1. ThreadPoolExecutor使用

了解了ThreadPoolExecutor的创建和常用方法之后,我们就可以开始使用线程池了,例如:

//向线程池中提交任务
threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("我被线程:"+Thread.currentThread().getName()+"执行了");
            }
        });

输出:
我被线程:pool-1-thread-1执行了


  1. 阻塞队列(BlockingQueue)

在创建线程池需要传入一个阻塞队列,下面列举:
ArrayBlockingQueue :数组结构的阻塞队列。
LinkedBlockingQueue :链表结构的阻塞队列。
PriorityBlockingQueue :优先级阻塞队列。
SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列。
DelayQueue:延迟阻塞队列。

  1. 拒绝策略(RejectedExecutionHandler)

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:丢弃任务,不抛出异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:丢弃队列最前面的任务,然后重新提交被拒绝的任务
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy:由调用者线程处理该任务。

  1. 线程池的执行流程

当任务数量小于corePoolSize时,直接由核心线程处理。
当任务数量大于corePoolSize时,将任务加入队列。
当队列放满时,且当前线程小于maximumPoolSize,则创建新线程执行任务。
当队列放满时,且当前线程大于maximumPoolSize时,执行拒绝策略。
当线程大于corePoolSize时,且达到存活时间之后,释放空闲线程。
allowCoreThreadTimeOut设置为true时,corePoolSize也会随着存活时间而释放。

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