Java的线程池是怎么回事？来看看这篇文章吧

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2024-03-30 12:29 35阅读 0赞

## **一.** **线程池的思想** ##

我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便，但是就会有一个问题：

> 如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。

那么有没有一种办法使得线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？在Java中可以通过线程池来达到这样的效果。

## 二. **线程池概念** ##

**线程池：**其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。

## 三. **线程池的好处** ##

> 1.  降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
> 2.  提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
> 3.  提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)

## 四. **线程池****核心****API** ##

### 1. 线程池API类关系 ###

Java里面线程池的顶级接口是`java.util.concurrent.Executor`，但是严格意义上讲`Executor`并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是`java.util.concurrent.ExecutorService`，最终实现类为`ThreadPoolExecutor`，体系如下图：

![153abb06187f4969a6c16e25e80a5230.png][]

### 2. `ThreadPoolExecutor`的构造方法 ###

`ThreadPoolExecutor`提供了四个构造函数(后附参数详解)：

//五个参数的构造函数
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue)
    
    //六个参数的构造函数
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory)
    
    //六个参数的构造函数
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler)
    
    //七个参数的构造函数
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler)

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在`java.util.concurrent.Executors`线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工厂类来创建线程池对象。

### 3. 创建线程池的4种方法 ###

Executors类中有个创建线程池的方法如下(四种线程池)：

*  `public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)`：返回线程池对象。(创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
            return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                          0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                          new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

*  创建缓存线程池（由任务的多少来决定）`newCachedThreadPool(）`

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

*  创建单线程池 `newSingleThreadExecutor()`，有且仅有一个工作线程执行任务

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
            return new FinalizableDelegatedExecutorService
                (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                        new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

*  创建调度线程池（调度：按周期、定时执行）`newScheduledThreadPool(int corePoolSize)`

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }
    
    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

## **五****.****线程池参数详解** ##

### 1. 核心参数 ###

Java线程池有以下几个核心参数：

>  *  **int corePoolSize：**该线程池中**核心线程数最大值****。****核心线程：**线程池新建线程的时候，如果当前线程总数小于corePoolSize，则新建的是核心线程，如果超过corePoolSize，则新建的是非核心线程核心线程默认情况下会一直存活在线程池中，即使这个核心线程啥也不干(闲置状态)。 如果指定ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut这个属性为true，那么核心线程如果不干活(闲置状态)的话，超过一定时间(时长下面参数决定)，就会被销毁掉。
>  *  **int maximumPoolSize：** 该线程池中**线程总数最大值****。**线程总数 = 核心线程数 + 非核心线程数。
>  *  **long keepAliveTime：**该线程池中**非核心线程闲置超时时长****。**一个非核心线程，如果不干活(闲置状态)的时长超过这个参数所设定的时长，就会被销毁掉，如果设置allowCoreThreadTimeOut = true，则会作用于核心线程。
>  *  **TimeUnit unit：**keepAliveTime的单位。TimeUnit是一个枚举类型，包括：NANOSECONDS：1微毫秒 = 1微秒 / 1000 MICROSECONDS：1微秒 = 1毫秒 / 1000 MILLISECONDS：1毫秒 = 1秒 /1000 SECONDS：秒 MINUTES：分 HOURS：小时 DAYS：天
>  *  **BlockingQueue workQueue：**该线程池中的任务队列：维护着等待执行的Runnable对象。当所有的核心线程都在干活时，新添加的任务会被添加到这个队列中等待处理，如果队列满了，则新建非核心线程执行任务。

### 2. 常用的workQueue类型 ###

> **SynchronousQueue**：这个队列接收到任务的时候，会直接提交给线程处理，而不保留它，如果所有线程都在工作怎么办？那就新建一个线程来处理这个任务！所以为了保证不出现<线程数达到了maximumPoolSize而不能新建线程>的错误，使用这个类型队列的时候，maximumPoolSize一般指定成Integer.MAX\_VALUE，即无限大。
> 
> **LinkedBlockingQueue**：这个队列接收到任务的时候，如果当前线程数小于核心线程数，则新建线程(核心线程)处理任务；如果当前线程数等于核心线程数，则进入队列等待。由于这个队列没有最大值限制，即所有超过核心线程数的任务都将被添加到队列中，这也就导致了maximumPoolSize的设定失效，因为总线程数永远不会超过corePoolSize。
> 
> **ArrayBlockingQueue**：可以限定队列的长度，接收到任务的时候，如果没有达到corePoolSize的值，则新建线程(核心线程)执行任务，如果达到了，则入队等候，如果队列已满，则新建线程(非核心线程)执行任务，又如果总线程数到了maximumPoolSize，并且队列也满了，则发生错误。
> 
> **DelayQueue**：队列内元素必须实现Delayed接口，这就意味着你传进去的任务必须先实现Delayed接口。这个队列接收到任务时，首先先入队，只有达到了指定的延时时间，才会执行任务。
> 
> **ThreadFactory threadFactory：**创建线程的方式，这是一个接口，你new他的时候需要实现他的Thread newThread(Runnable r)方法，一般用不上。
> 
> **RejectedExecutionHandler handler：**抛出异常专用的，比如上面提到的两个错误发生了，就会由这个handler抛出异常。

## 六. **线程池的****执行****策略** ##

当一个任务被添加进线程池时，会执行以下策略：

>  *  线程数量未达到corePoolSize，则新建一个线程(核心线程)执行任务；
>  *  线程数量达到了corePools，则将任务移入队列等待；
>  *  队列已满，新建线程(非核心线程)执行任务；
>  *  队列已满，总线程数又达到了maximumPoolSize，就会由(RejectedExecutionHandler)抛出异常。

如果我们获取到了一个线程池ExecutorService对象，又该怎么使用呢？我们可以在这里定义一个使用线程池对象的方法，如下所示：

> `public Future<?> submit(Runnable task)`：获取线程池中的某一个线程对象，并执行任务。
> 
> `public <T> Future<T> submit(Callable<T> task)`：获取线程池中的某一个线程对象，并执行任务。

这里的Future接口，带有返回值，可以用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。

## **七****.****线程池****的****使用** ##

### 1. 使用步骤 ###

如果我们要使用线程池中的线程对象，主要是遵循如下几个步骤：

> 1.  创建线程池对象；
> 2.  创建Runnable/Callable接口子类对象；
> 3.  提交Runnable/Callable接口子类对象；
> 4.  关闭线程池(一般不做)。

### 2. 代码案例 ###

以下是线程池的使用案例：

public class ExecutorServiceDemo {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            //获取到了线程池  固定长度的线程池
            ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(100);
            //可缓存的线程池
            //ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
            //单例线程池
            //ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
            //任务调度线程池
            // ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        
            //创建任务
            MyCallable myCallable =new MyCallable();
            Future<String> submit = fixedThreadPool.submit(myCallable); //future代表的是线程执行之后的返回结果
            fixedThreadPool.submit(myCallable);//执行任务
            fixedThreadPool.submit(myCallable);
            fixedThreadPool.submit(myCallable);
            fixedThreadPool.submit(myCallable);
            //关闭线程池  服务端线程池是不能关闭的
            //fixedThreadPool.shutdown();
        }
    }
    
    //callable可以得到线程的返回值
    public class MyCallable implements Callable<String> {
        @Override
        public String call() throws Exception {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"call任务执行了");
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"call执行完毕");
            return "qfedu";
        }
    }

现在你知道Java中的线程池是怎么回事了吗？如果你还有其他问题，可以在评论区留言哦。

[153abb06187f4969a6c16e25e80a5230.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/fc7a3b41ccfa48c0bc9b57bffad7908e.png