【并发编程篇】源码分析，手动创建线程池

前言

Executors的三大方法

Java 中的 Executors 类提供了创建和管理线程池的工厂方法。主要有以下三种常用的静态工厂方法：

• newFixedThreadPool(int nThreads)：固定的线程池大小
  创建一个固定大小的线程池，其中包含指定数量的线程。如果所有线程都处于活动状态，并且任务队列已满，那么新任务将在任务队列中等待，直到有空闲的线程可用。
  

• newCachedThreadPool()：遇强则强，遇弱则弱
  创建一个可缓存的线程池，如果线程池的当前规模超过处理需求时，它会回收空闲线程；当需求增加时，则可以添加新的线程，线程池规模不存在限制。

• newSingleThreadExecutor()： 单个线程
  创建一个单线程的线程池，该线程池只有一个工作线程，它保证所有任务按顺序执行。

这些工厂方法都返回实现了 ExecutorService 接口的 ThreadPoolExecutor 对象，这是 Java 线程池的一个具体实现，提供了对线程池的操作和控制。通过使用这些工厂方法创建线程池，可以方便快捷地满足不同场景下的线程管理需求。

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由于使用Executors不安全，那么我们需要手动创建一个线程池

简述线程池

线程池是一种用于管理和重用线程的机制，它通过预先创建一组线程，并将任务提交给这些线程来执行。线程池可以有效地控制并发线程的数量，避免了频繁创建和销毁线程的开销，提高了系统的性能和资源利用率。

线程池通常由以下组件构成：

• 线程池管理器（ThreadPoolExecutor）：负责创建、管理和调度线程池中的线程。它维护着一个线程池的状态，包括线程数量、任务队列、线程工厂等属性。
• 工作线程（Worker Thread）：线程池中的实际执行任务的线程。线程池会创建一定数量的工作线程，每个工作线程可以执行多个任务。
• 任务队列（Task Queue）：用于存储待执行的任务。当线程池中的线程空闲时，它们会从任务队列中获取任务并执行。
• 线程工厂（Thread Factory）：用于创建新的线程对象。线程池在需要创建新线程时，会使用线程工厂创建线程对象。

线程池的主要优点包括：

• 提高系统性能：线程池可以控制并发线程的数量，避免了过多的线程竞争和频繁的线程创建销毁开销，提高了系统的性能。
• 提高资源利用率：线程池可以重用线程，避免了线程创建和销毁的开销，提高了系统的资源利用率。
• 提供线程管理和监控：线程池提供了对线程的管理和监控机制，可以方便地查看线程池的状态、线程执行情况等信息，便于调优和排查问题。

使用线程池时，需要根据具体的业务需求和系统资源情况合理配置线程池的大小、任务队列的容量以及其他相关参数，避免因线程池过小或过大导致的性能问题。

手动创建线程池

⭐源码分析

newSingleThreadExecutor的源码
newFixedThreadPool的源码
newCachedThreadPool的源码
其中有个参数长度是Integer,MAX_VALUE，长度过大，可能会堆积大量的请求，对应了上面我们说的不能用Executors，而要用ThreadPoolExecutors

我们发现，上面三者的源码中都有ThreadPoolExecutor
说明调用线程的本质调用的是ThreadPoolExecutor

下面我们来分析一下ThreadPoolExecutor
下面我们来想象一个场景，来更好的理解线程池
比如我们去银行办理业务
银行有5个窗口，但是只打开了2个（代表核心线程池的大小为2），还有3个没有开（触发最大并发量的情况下才会打开这3个窗口），还有容量为3的候客区（阻塞队列）
然后有用户去办理业务了，假如来了3个用户，2个去窗口了，还有1个在候客区等待，此时，又来了3个用户，这时候客区的位置不够了（阻塞队列满了），就要打开那关闭的3个窗口（触发最大并发量了）

✨代码实现，手动创建线程池

CallerRunsPolicy()

package org.Test6;

import java.util.concurrent.*;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //自定义线程池
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                3,
                TimeUnit.SECONDS,   //超时等待时间
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                //使用线程池后，使用线程池来创建线程
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok");
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

代码里面的超时等待时间是什么意思
我们对应上面去银行的场景，触发最大并发条件后，所有窗口都打开了，一段时间后，所有用户都离开了，过了设定的时间都没有业务，那么后面3个窗口就要关闭

AbortPolicy()

package org.Test6;

import java.util.concurrent.*;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //自定义线程池
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                3,
                TimeUnit.SECONDS,   //超时等待时间
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                //使用线程池后，使用线程池来创建线程
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok");
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

DiscardPolicy()

package org.Test6;

import java.util.concurrent.*;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //自定义线程池
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                3,
                TimeUnit.SECONDS,   //超时等待时间
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()
        );
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                //使用线程池后，使用线程池来创建线程
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok");
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

丢掉任务，但是不会抛出异常

DiscardOldestPolicy()

package org.Test6;

import java.util.concurrent.*;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //自定义线程池
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                3,
                TimeUnit.SECONDS,   //超时等待时间
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
        );
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                //使用线程池后，使用线程池来创建线程
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok");
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

在技术的道路上，我们不断探索、不断前行，不断面对挑战、不断突破自我。科技的发展改变着世界，而我们作为技术人员，也在这个过程中书写着自己的篇章。让我们携手并进，共同努力，开创美好的未来！愿我们在科技的征途上不断奋进，创造出更加美好、更加智能的明天！