Java线程池从入门到精通:0到1的实战指南

一、线程池的基本概念

线程池是一种用于管理线程的工具,它允许我们复用已创建的线程,避免频繁创建和销毁线程的开销。线程池的核心思想是预先创建一组线程,并将任务分配给这些线程执行。

(一)为什么需要线程池

  1. 减少线程创建和销毁的开销:频繁创建和销毁线程会消耗大量系统资源。
  2. 控制并发数量:避免系统因过多线程而崩溃。
  3. 提高响应速度:线程复用可以减少任务的响应时间。

(二)线程池的核心组件

线程池主要由以下几个部分组成:

  • 任务队列:用于存储等待执行的任务。
  • 工作线程:用于执行任务的线程。
  • 线程工厂:用于创建新线程。
  • 拒绝策略:当任务队列已满且没有可用线程时的处理策略。

二、Java中的线程池实现

Java通过java.util.concurrent包提供了丰富的线程池实现,其中ExecutorService是最常用的接口。

(一)创建线程池

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定大小的线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 提交任务到线程池
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int taskNumber = i;
            executorService.submit(() -> {
                System.out.println("任务 " + taskNumber + " 正在执行,由线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 处理");
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行时间
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
                System.out.println("任务 " + taskNumber + " 执行完成");
            });
        }

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

(二)线程池的常用方法

  • submit(Runnable task):提交一个任务到线程池。
  • shutdown():关闭线程池,不再接受新任务,但会等待已提交的任务完成。
  • awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit):等待线程池中的所有任务完成。

(三)线程池的配置参数

ThreadPoolExecutor类允许我们自定义线程池的配置参数:

import java.util.concurrent.*;

public class CustomThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        int corePoolSize = 5; // 核心线程数
        int maximumPoolSize = 10; // 最大线程数
        long keepAliveTime = 60; // 空闲线程存活时间
        TimeUnit timeUnit = TimeUnit.SECONDS; // 时间单位
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>(10); // 任务队列
        ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory(); // 线程工厂
        RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy(); // 拒绝策略

        ThreadPoolExecutor executorService = new ThreadPoolExecutor(
                corePoolSize,
                maximumPoolSize,
                keepAliveTime,
                timeUnit,
                workQueue,
                threadFactory,
                handler
        );

        // 提交任务到线程池
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            int taskNumber = i;
            executorService.submit(() -> {
                System.out.println("任务 " + taskNumber + " 正在执行,由线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 处理");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
                System.out.println("任务 " + taskNumber + " 执行完成");
            });
        }

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

三、线程池的拒绝策略

当线程池的任务队列已满且没有可用线程时,需要定义拒绝策略。Java提供了以下几种拒绝策略:

  1. AbortPolicy:抛出RejectedExecutionException异常。
  2. CallerRunsPolicy:由调用者线程执行任务。
  3. DiscardPolicy:静默丢弃任务。
  4. DiscardOldestPolicy:丢弃队列中最老的任务,然后尝试提交新任务。

四、总结

线程池是Java并发编程中的重要工具,通过合理配置线程池的参数,可以有效管理线程资源,提高程序的性能和响应速度。希望本文的示例和讲解对您有所帮助,如果您在使用线程池时有任何疑问,欢迎随时交流探讨!

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