Java基础知识回顾第10篇 - 认识Java线程池

一、整体认识

    一般的理解就是，当我们需要执行不同任务的时候，针对每一个任务都需要去独立创建一个线程。这样带来的一个问题就是，频繁地创建和销毁线程需要时间，很消耗资源。为了解决这个问题，Java线程池出现了，那么什么是线程池呢？

    预先准备好若干个线程等待着执行任务，当任务来了，就从准备好的线程中拿一个线程来执行我们的任务(这里存放线程的容器，我们叫做线程池)。

    线程池带来的好处是：在有大量需要执行的任务情况下，节约资源，避免频繁地创建和销毁线程带来的资源消耗。

 

 二、实现线程池的核心类ThreadPoolExecutor

    在Java中，实现线程池的核心类是ThreadPoolExecutor。通过查看源代码我们可以发现，它的继承结构为：

ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService implements ExecutorService extends Executor

该类的主要核心方法如下：

execute()：向线程池提交一个任务，交由线程池去执行；

submit()：用来向线程池提交任务，可返回执行结果；

shutdown()：关闭线程池，不接受新的任务，它会等待所有的任务全部执行完；

shutdownNow()：关闭线程池，不接受新的任务，它会尝试去终止正在执行的任务；

 

三、Java线程池实现原理

1、线程池状态

RUNNING：线程池状态后的初始化状态；

SHUTDOWN：调用shutdown()方法之后线程池的状态；

STOP：调用shutdownNow()方法之后线程池的状态；

TERMINATED：当线程池处于SHUTDOWN或STOP状态，并且没有执行中的任务的时候，线程池状态会被置为TERMINATED；

 

2、任务的执行

当一个任务交给线程池之后，线程池会进行如下的一些处理：

如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；

 

如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；

 

如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；

 

 

如果线程池中的线程数量大于corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。

 

注：其中corePoolSize表示线核心池的大小，maximumPoolSize表示线程池能容纳的最大线程数量，keepAliveTime表示线程存活时间。

 

3、线程池中线程的初始化

    在默认情况下，创建线程池之后，线程池中是没有线程的，需要提交任务之后才会创建线程。

 

4、线程池涉及到的几种队列(类型BlockingQueue<Runnable>)

    1)、ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；

    2)、LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；

    3)、synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。

 

5、线程池的任务拒绝策略

    当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，通常有以下四种策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

 

6、线程池的关闭

shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务

shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务

 

7、线程池容量的动态调整

ThreadPoolExecutor.setCorePoolSize：设置核心池大小

ThreadPoolExecutor.setMaximumPoolSize：设置线程池最大能创建的线程数目大小

 

四、Java线程池的使用

    通过ThreadPoolExecutor创建线程池的方式为：ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS,new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));但是通常我们不这么做，而是使用Executors类中的几个静态方法来创建线程池：

Executors.newCachedThreadPool();        //创建一个缓冲池，缓冲池容量大小为Integer.MAX_VALUE

Executors.newSingleThreadExecutor();   //创建容量为1的缓冲池

Executors.newFixedThreadPool(int);    //创建固定容量大小的缓冲池

 

具体Demo示例代码如下：

package com.tu.test;

 

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

//import java.util.concurrent.ExecutorService;

//import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

 

public class ThreadPoolExecutorTest {

 

public static void main(String[] args) {

//创建一个线程池

ThreadPoolExecutor poolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));

 

//ExecutorService poolExecutor = Executors.newScheduledThreadPool(5);

 

//ExecutorService poolExecutor = Executors.newCachedThreadPool();

 

for (int i = 0;i<15;i++) {

MyPoolTask task = new MyPoolTask(i);

//向线程池提交任务

poolExecutor.execute(task);

// System.out.println("线程池中线程数目："+poolExecutor.getPoolSize()+"，队列中等待执行的任务数目："+

// poolExecutor.getQueue().size()+"，已执行完的任务数目："+poolExecutor.getCompletedTaskCount());

}

//关闭线程池

poolExecutor.shutdown();

}

 

}

 

执行结果如下：

Task2正在执行。。。

Task1正在执行。。。

Task3正在执行。。。

Task10正在执行。。。

Task11正在执行。。。

Task14正在执行。。。

Task12正在执行。。。

Task0正在执行。。。

Task4正在执行。。。

Task13正在执行。。。

Task2执行结束。。。

Task5正在执行。。。

Task1执行结束。。。

Task3执行结束。。。

Task6正在执行。。。

Task7正在执行。。。

Task10执行结束。。。

Task8正在执行。。。

Task11执行结束。。。

Task9正在执行。。。

Task12执行结束。。。

Task14执行结束。。。

Task0执行结束。。。

Task4执行结束。。。

Task13执行结束。。。

Task5执行结束。。。

Task7执行结束。。。

Task6执行结束。。。

Task8执行结束。。。

Task9执行结束。。。