【Java 多线程】线程池 —— 详解线程池原理和使用

骑猪看日落 2023-05-28 05:11 61阅读 0赞

> Java线程池是运用最多的并发框架，学号多线程以及合理的使用多线程可以带来很大的好处，今天就来一起学习线程池相关的知识吧！

### 线程池 ###

*  一、线程池的实现原理
 *  二、使用线程池
 *   *  1. 使用线程池的好处
     *  2.线程池的创建
     *  3. 向线程池提交任务
     *  4. 关闭线程池

# 一、线程池的实现原理 #

当向线程池提交一个任务后，线程池会怎么做呢？

1.  首先线程池会在**核心线程**`corePoolSize`中找是否都在执行任务，如果不是，就创建一个新的线程来分执行这个任务
2.  如果核心线程都在执行任务，此时线程池判断**工作队列**`BlockingQueue`是否已满，如果没满，就把这个任务加到工作队列中
3.  如果工作队列也满了，线程池就判断**所有线程池中的线程**`maximumPoolQueue`是否都在工作，如果不是，就创建一个新的工作线程来执行任务
4.  如果都满了，那就会交给饱和策略去处理这个任务

可以结合流程图更好理解：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L01vb19MYXZlbmRlcg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
接下来展示一张在线程池中的执行流程图：  
（图源自《Java并发编程的艺术》）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L01vb19MYXZlbmRlcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
线程池在线程中执行任务分为两种情况：

*  在`execute()`方法中创建一个线程，让这个线程执行任务
 *  这个线程执行完任务后，回反复的从`BlockingQueue`获取任务来执行

# 二、使用线程池 #

## 1. 使用线程池的好处 ##

在开发中，合理的使用线程池可以带来很大的好处：

1.  **降低资源消耗**，通过重复的利用以及创建的响线程降低线程创建和销毁的消耗
2.  **提高响应速度**，当任务到达时，任务不需要等待线程创建就可以执行
3.  **提高线程的可管理性**，如果无线的创建线程，不仅会消耗系统的资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配和监控。

## 2.线程池的创建 ##

我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L01vb19MYXZlbmRlcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
这是它拥有的构造方法们，我们来看看这些参数分别是什么：

1.  corePoolSize —— 线程池的基本大小：当提交一个任务到线程池是，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其它空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到任务数大于线程池基本大小时就不再创建。
2.  maximumPoolSize —— 线程池中允许的最大线程数 ，如果任务队列满了并且已经创建的线程小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。
3.  keepAliveTime —— 当线程数大于核心时，这是多余的空闲线程在终止之前等待新任务的最大时间。 超过这个时间线程就会被终止
4.  unit —— keepAliveTime参数的时间单位 ，可选单位有：天、小时、分钟、毫秒、微秒、纳秒
5.  workQueue —— 在执行任务之前用于保存任务的队列。 这个队列只会保存execute方法提交的Runnable任务。  
    可以选择以下几个阻塞队列：  
    （1） ArrayBlockingQueue： 一个基于数组结构的有界阻塞队列，按先进先出对元素排序  
    （2） LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，按先进先出排序元素，吞吐量高于ArrayBlockingQueue  
    （3）PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列
6.  handler —— 执行被阻止时使用的处理程序，因为达到线程限制和队列容量  
    有以下四种饱和策略（拒绝策略）：  
    （1）AbortPolicy：直接抛出异常  
    （2）CallerRunsPolicy：只用调用者所在的这个线程来运行任务  
    （3）DiscardPolicy：不处理，丢弃掉，。如果线程队列已满，则后续提交的任务都会被丢弃，且是静默丢弃。  
    （4）DiscardOldestPolicy：丢弃掉队列中最老的一个任务，执行当前任务  
    默认拒绝策略为AbortPolicy

## 3. 向线程池提交任务 ##

有两种方式向线程池提交任务分别是`execute()`和`submit()`方法  
`execute()`方法用于提交**不用返回值的任务**，所以无法判断任务是否被线程池执行成功。它的参数是一个`Runnable`的实例。  
`submit()`方法用于提交需**要返回值的任务**。线程会返回一个future类型的对象，通过这个对象可以判断任务是否执行成功。

## 4. 关闭线程池 ##

可以通过调用线程池的`shutdown()`或者`shutdownNow()`来关闭线程池，它的原理是**遍历线程池中所有的线程，然后逐个调用线程的interrupt()方法中断线程**，所以无法响应中断的任务有可能永远无法终止。  
二者的区别是：  
`shutdownNow()`首先iang线程池的状态设为`STOP`，然后尝试停止所有正在执行或暂停的线程，并返回等待执行任务的列表。  
`shutdown()`知识将线程池的状态设置为`SHUTDOWN`，然后中断所有没有正在执行的任务。

通常调用`shutdown()`方法关闭线程池，如果线程池中的任务不一定要执行完，可以调用`shutdownNow()`方法。

> **唠唠叨叨**：  
> 这就是线程池的一些基本知识，更多的还是要在实践中慢慢体会，本文参考《Java并发编程的艺术》一书，有任何问题欢迎评论指正，也欢迎点赞关注一起进步。

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