Java并发实战——线程池一篇详解

        本文将深入探讨Java线程池的各个方面，从基础概念到高级应用，从而全面掌握线程池的使用，解决频繁地创建和销毁线程带来巨大的系统开销，包括内存消耗、CPU 时间浪费等，通过复用线程，避免了线程的频繁创建和销毁，从而提高了系统的性能和稳定性。

一、线程池简介

线程池就像是一个线程的管理工厂，预先创建一定数量的线程，并将这些线程存储在一个池中。当有任务提交时，线程池会从池中取出一个空闲线程来执行该任务。如果池中的线程都在忙碌，任务会被放入一个任务队列中等待执行。当线程完成任务后，它不会被销毁，而是返回线程池，等待下一个任务。

二、线程池优点

1. 减少了线程的创建和销毁所带来的开销，提高了系统资源的利用率。
2. 任务提交后，无需等待线程创建，可直接从线程池中获取线程执行任务。
3. 可以对线程进行统一的管理和监控，如设置线程的最大数量、任务队列的大小等。

三、线程池相关概念

线程池的核心实现主要依赖于 java.util.concurrent 包中的 ExecutorService 接口及其实现类。其中，ThreadPoolExecutor 是最常用的线程池实现类。

ThreadPoolExecutor 的构造函数

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)

• corePoolSize：核心线程数，线程池会一直保持这些线程的存活，即使它们处于空闲状态。
• maximumPoolSize：线程池允许的最大线程数。
• keepAliveTime：当线程池中的线程数量超过核心线程数时，多余的空闲线程在被销毁之前等待新任务的最长时间。
• unit：keepAliveTime 的时间单位。
• workQueue：任务队列，用于存储等待执行的任务。
• threadFactory：线程工厂，用于创建线程。
• handler：拒绝策略，当任务队列已满且线程池中的线程数量达到最大线程数时，新提交的任务将由该策略处理。

任务队列

BlockingQueue 是用于实现任务队列的接口，常见的实现类有：

• ArrayBlockingQueue：有界队列，使用数组实现，需要指定队列的容量。
• LinkedBlockingQueue：可选有界或无界队列，使用链表实现。如果不指定容量，则默认为无界队列。
• SynchronousQueue：没有容量的队列，每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作，反之亦然。

拒绝策略

RejectedExecutionHandler 是用于处理拒绝任务的接口，常见的实现类有：

• AbortPolicy：直接抛出 RejectedExecutionException 异常。
• CallerRunsPolicy：由提交任务的线程来执行该任务。
• DiscardPolicy：直接丢弃该任务，不做任何处理。
• DiscardOldestPolicy：丢弃任务队列中最旧的任务，然后尝试提交新任务。

四、线程池的使用

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolUse {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程池
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                2, // 核心线程数
                5, // 最大线程数
                60, // 空闲线程存活时间
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(10), // 任务队列
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略
        );

        // 提交任务
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int taskId = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("任务 " + taskId + " 正在运行 " + Thread.currentThread().getName());
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任务 " + taskId + " 运行完成");
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

shutdown() 方法关闭线程池

五、线程池工厂类

为了方便使用，Java内置了Executors工具类，提供了一些静态方法来创建不同类型的线程池。

固定大小线程池

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

固定大小线程池的核心线程数和最大线程数相等，线程池中的线程数量始终保持不变。

单线程线程池

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

单线程线程池只有一个核心线程，所有任务会按照提交的顺序依次执行。

缓存线程池

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

缓存线程池的核心线程数为 0，最大线程数为 Integer.MAX_VALUE，它会根据任务的数量动态创建和销毁线程。

定时任务线程池

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);

定时任务线程池可以用于执行定时任务和周期性任务。

实际开发中，建议尽量避免使用 Executors 工具类创建线程池，而是直接使用 ThreadPoolExecutor 来创建线程池，以便更好地控制线程池的参数。

← 上一篇 Java进阶——常用类及常用方法详解

记得点赞、关注、收藏哦！

下一篇 Java进阶——数组超详细整理 →