Java线程池由浅入深掌握到精通

目录

• 1.为什么使用线程池？
• 2.线程池的好处：
• 3.线程池使用的场合
• 4.创建和停止线程
• 5.停止线程池的方法
• 6.暂停和恢复线程池

1.为什么使用线程池？

反复创建线程开销大，可以复用线程池
过多的线程会占用太多的内存

解决以上问题的方法：

• 用少量的线程，避免内存占用过多
• 让这部分线程都保持工作，且反复执行任务，避免生命周期的损耗

2.线程池的好处：

加快响应速度，提高用户体验
合理利用CPU内存
统一管理

3.线程池使用的场合

服务器接受大量请求时，使用线程池技术是非常合适的，它可以大大减少线程的创建和销毁次数，提高服务器的工作效率。在实际开发中，如果创建5个以上 的线程，那么就可以使用线程池来管理线程。

4.创建和停止线程

线程池构造方法的参数？
线程池应该手动创建和自动创建那个更好？
线程池里的线程数量设置未多少合适？
停止线程的正确方法？

线程池构造函数的参数：

corePoolSize： 核心线程数
线程池在完成初始化后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，会等到有任务到来时再去创建新的线程去执行任务。
maxPoolSize：在核心线程的基础上，额外增加的线程数的上限。

根据图可知添加线程的规则：

1.如果线程数小于corePoolSize，即使其他工作线程处于空闲状态，也会创建一个新线程来运行任务。
2.如果线程数等于或大于corePoolSize但少于maximumPoolSize，则将任务放入队列。
3.如果线程池已满，并且线程数小于maxPoolSize，则创建一个新线程来运行任务。
4.如果队列已满，并且线程数大于或等于maxPoolSzie，则参数拒绝该任务。

添加线程判断顺序：corePoolSize——workQueue——maxPoolSize

比如线程池的核心线程是5个，最大线程池大小为10个，队列为50个。
则线程池的请求最多会创建5个，然后任务将被添加到队列中，直到达到50。队列已满时，将创建最新的线程maxPoolSize，最多达到10个，如果再来任务就直接拒绝。

keepAliveTime：如果线程池当前的线程数多于corePoolSize，那么如果多余的线程空闲时间超过keepAliveTime，那么就会终止。

ThreadFactory:
默认使用Executors.defaultThreadFactory()
创建出来的线程都在同一个线程组。
如果自己指定ThreadFactory，那么就可以改变线程名、线程组、优先级、是否是守护线程等等。

常见的3中队列类型：
直接交接：SynchronousQueue
无界队列：LinkedBlockingQueue
有界队列：ArrayBlockingQueue

线程池应该手动创建和自动创建那个更好？

手动创建好，因为这样可以明确线程池的运行规则和避开资源浪费的风险。

• newFixedThreadPool：容易造成大量内存占用，可能导致DOM

public class FixedThreadPoolTest  {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            executorService.execute(new Task());
        }
    }
}
class Task implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

• newSingleThreadExecutor：当请求堆积的时候，可能会占用大量内存。

//演示FixedThreadPool出错
public class FixedThreadPoolOOM {
    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            executorService.execute(new SubThread());
        }
    }
}
class SubThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(10000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• newCachedThreadPool：弊端在于第二个参数maximumPoolSize被设置为了Integer.MAX_VALUE,这可能会创建数量非常多的线程，甚至导致DOM
• newScheduledThreadPool：原因和newCachedThreadPool一样

常见的线程池：

FixedThreadPool

CachedThreadPool：可缓存线程池，具有自动回收多余线程的功能

ScheduledThreadPool：支持定时及周期性任务执行的线程池
SingleThreadExecutor：单线程的线程池只会用唯一的工作线程来执行任务
原理和FixedThreadPool一样，但是线程数量被设为1

四种线程池的构造方法的参数：

阻塞队列分析：

5.停止线程池的方法

• shutdown：只是将线程池的状态设置为 shutdown 状态，但任务并没有中断，还是会继续执行下去。此时线程池不会接受新的任务，只是将原有的任务执行结束。
• shutdownNow：将线程池的状态设置为STOP，正在执行的任务会停止，没被执行的任务会被返回。
• isShutdown：当调用shutdown()或shutdownNow()方法后返回为true，否则返回为false。
• isTerminated：线程任务全部执行完返回true
• awaitTerminated：有两个参数，第一个是long类型的数值，第二个是时间类型TimeUnit，用于设置阻塞时间。它是一个阻塞的方法，若线程池一直运行则会一直阻塞，直到线程池关闭返回true，或阻塞时间超过你设置的这个时间，则返回false。此方法必须放在shutdown()方法之后，否则一直在阻塞，或超过设置的阻塞时间返回false。

//演示关闭线程池
public class ShutDown {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            executorService.execute(new ShutDownTask());
        }
        Thread.sleep(1500);
//        executorService.shutdown();
//        System.out.println(executorService.isShutdown());
        executorService.awaitTermination(3L, TimeUnit.SECONDS);
    }
}
class ShutDownTask implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(500);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

6.暂停和恢复线程池

//暂停线程池
 pauseAbleThreadPool.pause();
 //恢复线程池
 pauseAbleThreadPool.resume();

代码实现：

//演示每个任务执行前后放钩子函数
public class PauseAbleThreadPool extends ThreadPoolExecutor {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private Condition unpaused = lock.newCondition();
    private boolean isPaused;

    public PauseAbleThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
    }

    public PauseAbleThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory);
    }

    public PauseAbleThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, RejectedExecutionHandler handler) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, handler);
    }

    public PauseAbleThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
    }

    @Override
    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
        super.beforeExecute(t, r);
        lock.lock();
        try {
            while (isPaused) {
                unpaused.await();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    private void pause() {
        lock.lock();
        try {
            isPaused = true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void resume() {
        lock.lock();
        try {
            isPaused = false;
            unpaused.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        PauseAbleThreadPool pauseAbleThreadPool = new PauseAbleThreadPool(10, 20, 10l, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("我被执行");
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            pauseAbleThreadPool.execute(runnable);
        }
        Thread.sleep(1500);
        pauseAbleThreadPool.pause();
        System.out.println("线程池被暂停了");
        Thread.sleep(1500);
        pauseAbleThreadPool.resume();
        System.out.println("线程池被恢复了");

    }
}

实现原理及源码分析：
线程池的组成部分：

• 线程池管理器
• 工作线程
• 任务队列
• 任务接口（Task）
  

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