【JavaEE】线程池

哈喽，大家好~我是保护小周ღ，本期为大家带来的是 Java 线程池，讲述了线程池的概念，线程池的几种类型，如何创建使用线程池，线程池的拒绝策略（线程池满后的操作），还有最后就是模拟实现线程池啦~ 确定不来看看嘛~
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一、线程池的概念

线程池顾名思义就是集中存储线程的地方——联想一下水池。

线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到阻塞队列（BlockingQueue）中存储，然后在需要创建启动线程的时候从阻塞队列中 put 出任务并执行。

使用线程池可以有效避免线程过多会带来调度开销，进而影响缓存局部性和整体性能

可用线程数量应该取决于可用的并发处理器，线程数过多会导致额外的线程切换开销

创建线程池的目的就是为了提高线程在创建或销毁时对系统资源的消耗，如果我们从系统中创建线程那么操作系统就要花时间花精力来进行相关操作，其实系统是属于大忙人，操作系统最核心的功能是 硬件管理，驱动管理，进程管理，内存管理、文件管理……此时频繁的创建或者销毁线程对系统的消耗是相对较大的。

线程池就是提前把线程创建好，此时使用线程就可以直接从线程池里拿（这里面涉及到任务的创建，就是规划好每个线程要做什么），线程生命周期结束后再还给线程池。

依据上图描述：线程池最大的好处就是减少每次启动、销毁线程给系统资源带来的损耗，因为系统同时要给这么多的程序提供服务，有的时候服务不一定那么及时。

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二、Java标准库中的线程池

Java标准库中给用户提供了现成的线程池。

• 使用 Executors . newFixedThreadPool(10) 能创建出固定包含 10 个线程的线程池。
• 返回值类型为：ExecutorService
• 使用 ExecutorService . submit（） 方法可以创建一个任务到线程池中——（还未启动 new 状态）

我们创建的线程是需要调用 start() 方法启动），不然线程是不会启动的。

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
pool.submit(new Runnable() {
     @Override
     public void run() { //任务
         System.out.println("创建一个 new 状态的线程");
     }
});      

 为啥会这样设计，请看下文揭晓~

首先了解一下Executors 创建线程池的几种方式：

1. newFixedThreadPool: 创建固定的线程数的线程池
2. newCachedThreadPool: 创建线程数目动态增长的线程池
3. newSingleThreadExecutor: 创建只包含单个线程的线程池
4. newScheduledThreadPool: 设定延迟时间后执行命令，或者定期执行任务

解释为什么创建线程池对象需要调用方法来创建：

构造方法的主要作用是给对象赋值;给初始化创建对象的成员变量传输数据。

Executors 类只有一个，如果想创建出不同性质的线程池，就得利用不同的构造方法来传参，这就涉及到构造方法的重载，方法的重载的关键要素就是在于方法名相同，形参列表要不同（形参类型，形参个数），所以有些时候场景下构造方法无法构成重载，就无法区分具体想创建出何种性质的线程池，所以大佬设计出——工厂模式，也是我们最常用的实例化对象模式了，是用工厂方法代替new 操作的一种模式，虽然这样做，可能多做一些工作，但会给类带来更大的可扩展性和尽量少的代码修改量。

这些静态方法的内部还是会使用  new 关键字创建对象 。

上面这些 “工厂方法”  都是基于 ThreadPoolExecutor 类的封装 

Executors 类 本质上也是基于 ThreadPoolExecutor 类的封装

ThreadPoolExecutor 类提供了更多的可选参数，可以进一步细化创建不同性质的线程池。

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三、ThreadPoolExecutor 类的参数

ThreadPoolExecutor 使用可用的几个池线程之一执行每个提交的任务，通常使用 Executors 工厂方法配置。面试常问的知识点！！！

形参列表：以下文献出自 JDK 官方文档

TimeUnit是java.util.concurrent包下面的一个类，表示给定单元粒度的时间段。

unit 参数

TimeUnit.DAYS          //天
TimeUnit.HOURS         //小时
TimeUnit.MINUTES       //分钟
TimeUnit.SECONDS       //秒
TimeUnit.MILLISECONDS  //毫秒

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四、线程池的拒绝策略

线程池的拒绝策略就是如果线程池中的任务已满，继续往线程池中添加任务，如何进行拒绝。

线程池的执行流程有 3 个重要的判断点:

判断当前工作的线程数是否小于核心线程数

判断当前任务队列是否已满.

判断当前线程数是否已达最大线程数.

如果在经过上述三个过程后, 得到的结果都是 true , 那么就会执行线程池的拒绝策略.

以下文献出自 JDK 官方文档：Java标准库提供了四种拒绝策略

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代码演示利用 ThreadPoolExecutor 类创建线程池：

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int corePoolSize = 10;// 最大核心线程数
        int maximumPoolSize = 15; // 核心线程 + 临时线程
        long keepAliveTime = 5; // 描述临时线程的生命周期
        // unit TimeUnit.SECONDS 单位秒
        BlockingQueue workQueue = new LinkedBlockingQueue(10); //自定义阻塞队列

        // 当线程池满时继续添加任务抛出异常
        RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();

        ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor( // 创建线程池
                corePoolSize,
                maximumPoolSize,
                keepAliveTime,
                TimeUnit.SECONDS,
                workQueue,
                handler);

        for (int i = 0; i < 10; i++) { //创建 10 个任务
            pool.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() { //任务
                    // Thread.currentThread() 返回当前线程的引用
                    // getName() 显示线程名
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程执行");
                }
            },i); //线程名
        }
    }
}

 由于多线程是并发执行，线程之间的调度是无序的，所以打印执行的线程也是无序的。

当我们设计创建100 个任务往线程池里放。

由图可见其实也就只创建了 14个线程就抛出了异常（每个人电脑的性能不一样，结果也不一样）。

RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();

这个线程池的拒绝策略可以根据上图四种策略自行设置（在实际开发中根据需求）。

上述代码就是给大家演示如何创建线程池和设置线程池的拒绝策略。

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五、模拟实现线程池

public class MyThreadPool {
    //阻塞队列用来存放任务
    private BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue<>(10);

    public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
        queue.put(runnable); // 任务进入”线程池“
    }

    // 此处实现一个固定的线程数的线程池
    public MyThreadPool(int n) {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(() -> {
                // 循环取任务
                while (true) {
                    try {
                        //弹出一个任务执行
                        Runnable runnable = queue.take();
                        runnable.run();// 调用run() 方法执行
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            t.start();
        }
    }
}

class  TheadDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThreadPool pool = new MyThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int number = i; //变量捕获，事实final
            // 10个线程并发无序调度
            pool.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello" + number);
                }
            });
        }
    }
}

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到这里，Java 线程池的相关知识的方法，博主已经分享完了，希望对大家有所帮助，如有不妥之处欢迎批评指正。

本期收录于博主的专栏——JavaEE，适用于编程初学者，感兴趣的朋友们可以订阅，查看其它“JavaEE基础知识”。

下期预告：Java 线程安全——锁策略

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