【JavaEE初阶】第十节.多线程 (基础篇 ) 线程池（案例四）

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系列专栏：JavaEE初阶

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文章目录

前言

一、线程池概述

二、线程池的使用方式

2.1 Java标准库中 线程池的使用

2.2 自己动手来模拟实现一个线程池

总结

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前言

本篇文章将介绍多线程案例 —— 线程池，这也是一个非常有用的案例

在之前已经介绍过，进程本身已经能做到并发编程，但是我们仍然创建了线程，是因为进程太重量了，创建和销毁的成本都比较高（需要申请释放资源）

线程，就是对上述问题的优化（共用同一组系统资源）

虽然如此，但是在更频繁创建释放的情况下，线程也不一定能够扛得住

因此，还需要去做进一步的优化;

 此时 可以有两种优化方式：

1. 线程池
2. 协程（又称 纤程，可以理解为 轻量级线程）

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一、线程池概述

线程池和字符串常量池一样，都是为了提高程序的效率;

其解决问题的思路，就是把线程创建好了以后，放到池子里，当我们需要使用线程的时候，就可以直接从池子里取，而不是通过系统来创建；当线程用完了，也是还到池子里，而不是通过系统来销毁线程;

因此，上述操作 又能够进一步提高效率了

此时，就出现了一个关键问题：为什么把线程放到池子里，从池子里取线程就要比从系统这里创建线程 更高效呢？

原因是 从池子里去取 是纯用户态操作，通过系统来创建 涉及到内核态操作;

通常认为，牵扯到内核态的操作，就要比纯用户态的操作更低效！！！

内核态：操作系统内核执行的工作，如前面所介绍的 线程、进程、PCB 它们的一些相关的管理和调度，都是由 系统内核 来负责的;

当把任务交给内核态的时候，内核态不仅仅去完成交给它的工作，大概率还会伴随着其他的工作（内核态不会只为一个任务服务，还有其他的某些任务）；而将工作交给用户态时，用户态仅仅完成交给它的工作;

所以说，内核态要做的事情多了（你交给它的任务的确可以干完，但是不确定是不是可以立即马上干你交给它的任务）；但是，用户态可以立即马上 去执行你交给它的任务;

因此，用户态更为高效;

二、线程池的使用方式

2.1 Java标准库中 线程池的使用

这样就创建了一个线程池对象，创建了一个 固定线程个数的线程池（此处的固定数量是 10个）;

 Executors 是一个类，newFixedThreadPool() 是这个类的静态方法，可以借助这个静态方法 来创建实例，像这样的方法，称为 "工厂方法"，对应的设计模式，就叫做 "工厂模式";

通常情况下，创建对象 是借助 new，调用构造方法 来实现的;

但是，C++ / Java 里面的构造方法，有诸多限制，在很多时候不方便使用；

因此就需要给构造方法 再包装一层，外面起到包装作用的方法 就是工厂方法；

构造方法的限制，在于 当前构造方法的名字 必须是和类名一样；

要想实现不同版本的构造，就需要重载构造方法，但是 重载构造方法 又要求参数类型和个数不同；

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现在来列举一个关于 "工厂模式" 的例子：

//创建一个表示点的例子
class Point {
    //通过 横、纵坐标的方式
    public Point(double x,double y) {
      
    }
    //通过 极坐标的方式
    public Point(double r,double a) {
    }
}
//当直接构造对象的时候，就可以通过下面的来表示一个点：
Point p = Point.makePointByXY(30,60);

很明显，上面的代码不可以编译运行，无法构成重载，编译错误！！！

为了解决上述问题，就可以使用 工厂模式：

public static Point makePointByXY(double x,double y) {
    Ponit p = new Point();
    p.setX(x);
    p.setY(y);
    return p;
}
public static Point makePointByRA(double r,double a) {
    Point p = new Point();
    p.serR(r);
    p.setA(a);
    return p;
}

可以通过 上面的两种方法，来完成构造一个点的坐标；

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当然，Executors还可以创建其他方式的线程池，这些不同的 "工厂方法" 其实是对 ThreadPoolExextor线程池原始类 的构造方法的包装（ThreadPoolExextor自身的构造方法太麻烦了，针对 ThreadPoolExextor这个类进行了 new，并且传入不同风格的参数，来达到构造不同种类线程池的目标）：

其中，比较典型的两个线程池分别是： 

//固定个数的线程池
Executors.newFixedThreadPool(10);
//线程数量动态增加的线程池
Executors.newCachedThreadPool();

可以根据不同的需要，来选择不同的线程池：

package thread;
 
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
 
public class Demo25 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池对象
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //安排任务
        //并且把任务加到线程池里面去，由线程池里面的线程负责 执行其中的任务~
        threadPool.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello");
            }
        });
    }
}

运行结果：

可以看见，程序一运行，"hello"就被打印出来了；

同时和定时器类似，线程池内部有一些线程阻止了程序的退出，所以需要手动退出；

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线程池存在的目的，就是让程序员不必创建新的线程，直接使用已有的线程完成想要进行的工作即可；

注意;虽然上面的线程池只有 10 个线程，但是并不是说 线程只执行 10 个任务;

举例说明：

比如说，有一个餐馆里面需要洗客人吃饭过后 剩下的盘子;

服务员会把用过的盘子收起来，放到一个非常大的盆里，需要洗碗工来洗盘子;

虽然说，每个洗碗工每一次只能洗一个盘子，但是 这并不是说，每一个洗碗工只能洗一个盘子，他们洗完一个再洗下一个;

如果有 10个线程，给6个任务，那么也不一定10个线程都在工作（可能情况在 1~10 个之间）；

举例说明：

10个洗碗工， 6个碗；

那么 可能1个洗碗工洗1个，有4个在摸鱼；可能有一个洗碗工洗两个 ；

线程之间的调度 是充满随机性的，但是 在更大的数据量级下，各个线程之间的工作是比较均衡的（相差的也不会太多）

 2.2 自己动手来模拟实现一个线程池

package thread;
 
import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
 
//自己写的线程池类
//简单实现成，固定 10 个线程的线程池
class MyThreadPool {
    //核心操作，往线程池里插入任务
    //由于插入操作 一下就可以插入很多任务，那么就需要把当前尚未执行的任务都保存起来
    //使用阻塞队列来保存
    //这个队列就是 "任务队列"，把当前线程池要完成的任务都放到这个队列中，
    //再由线程池内部的工作线程负责完成它们
    private BlockingDeque queue = new LinkedBlockingDeque<> ();
    public void submit(Runnable runnable) {
        //提交任务
        try {
            queue.put(runnable);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public MyThreadPool(int n) {
        //n 设定线程池里面有几个线程
        //构造方法中，就需要创建一些线程，让这些线程负责完成上述执行任务的工作
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(() -> {
                //当前线程是否已经中断(中断：不执行 未中断：继续执行)
                while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                    try {
                        //把任务给取出来
                        Runnable runnable = queue.take();
                        //取出一个任务就执行一个任务
                        runnable.run();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                        break;
                    }
                }
            });
            t.start();
        }
    }
}
public class Demo26 {
    //小小测试一下
    public static void main(String[] args) {
        MyThreadPool myThreadPool = new MyThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            myThreadPool.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello");
                }
            });
        }
    }
}
 

运行结果：

 

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总结

以上就是今天要讲的内容，下一篇博客就会进入到 多线程的下一个案例的内容；