Java使用线程池和线程工厂

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本文详细解析了Java线程池的工作原理及配置方法，通过具体示例演示了线程池如何处理任务，包括核心线程数、最大线程数、工作队列、拒绝策略等关键概念。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

package com.uno.thread;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy;

/**
 * 线程池测试
 * @author uno
 *	5:coreThreadCount:核心线程数，即前5个线程来了就创建线程，加入线程池
 *	10：maxthreadCount：最大线程数，当core满时，会向workBlockQueue加入线程，等待执行
 *	new ArrayBlockingQueue(5)：当blockqueue中满，会根据maxThreadCount再创建加入线程池
 *	当maxThreadCount满时，RejectedExecutionHandler拒绝策略上场
 *	shutdown:关闭线程池，等待缓存队列中线程执行完成
 *	shutdownNow：立即关闭线程池
 */

/**
 *  引用网上一段话
 *  1.当线程池小于corePoolSize时，新提交任务将创建一个新线程执行任务，即使此时线程池中存在空闲线程。 
	2.当线程池达到corePoolSize时，新提交任务将被放入workQueue中，等待线程池中任务调度执行 
	3.当workQueue已满，且maximumPoolSize>corePoolSize时，新提交任务会创建新线程执行任务 
	4.当提交任务数超过maximumPoolSize时，新提交任务由RejectedExecutionHandler处理 
	5.当线程池中超过corePoolSize线程，空闲时间达到keepAliveTime时，关闭空闲线程 
	6.当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时，线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭
 * @author uno
 *
 */
public class ThreadPool {

	private static ThreadPoolExecutor executor = null;
	static {
		executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, 
				TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5), new MyTaskThreadFactory(), new AbortPolicy()
				);
		executor.prestartCoreThread(); //预启动一个线程
//		executor.prestartAllCoreThreads();//预启动corePoolSize个线程到线程池
	}
	
	
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("线程池线程数： "+executor.getPoolSize());
		for(int i = 0; i<15;i++){
			System.out.println(executor.isShutdown());
			executor.execute(new MyTask(i, "uno线程："+i));
			System.out.println("线程池线程数： "+executor.getPoolSize());
			System.out.println("阻塞队列中线程数：" + executor.getQueue().size());
			System.out.println("已执行完线程数：" + executor.getCompletedTaskCount());
		}
		executor.shutdown(); //关闭线程池
	}
	
	
}
/**
 * 自定义线程工厂
 * @author uno
 * 
 */
class MyTaskThreadFactory implements ThreadFactory{
	private static String FACTORYNAME = "MYTASKFACTORY";
	private static List<? super Thread> threadList = new ArrayList<>();
	
	public void setFactoryName(String name){
		FACTORYNAME = name;
	}
	@Override
	public Thread newThread(Runnable r) {
		synchronized (r) {
			//这里可以自定义个Thread，用了处理在创建线程前后预处理
			Thread t = new Thread(r, FACTORYNAME + threadList.size());
			threadList.add(t);
			return t;
		}
	}
}
/**
 * 任务线程类
 * @author uno
 * 区别于线程工厂创建的线程：线程工厂创建的线程是用来执行任务线程（MyTask）的线程
 */
class MyTask extends Thread {
	private int num;
	public MyTask(int i, String name) {
		super(name);
		this.num = i;
	}
	@Override
	public void run() {
		try {
			System.out.println(this.getName() + ", 正执行task " + num);
			Thread.sleep(2000);
		} catch (Exception e) {
		}
		System.out.println(this.getName() + ", task " + num + " 执行完成");
	}
}

输出结果：

线程池线程数： 1
false
线程池线程数： 2
阻塞队列中线程数：0
线程0, 正执行task 0
已执行完线程数：0
false
线程池线程数： 3
阻塞队列中线程数：0
线程1, 正执行task 1
已执行完线程数：0
false
线程池线程数： 4
阻塞队列中线程数：0
线程2, 正执行task 2
已执行完线程数：0
false
线程池线程数： 5
阻塞队列中线程数：0
已执行完线程数：0
false
线程3, 正执行task 3
线程池线程数： 5
阻塞队列中线程数：0
已执行完线程数：0
false
线程4, 正执行task 4
线程池线程数： 5
阻塞队列中线程数：1
已执行完线程数：0
false
线程池线程数： 5
阻塞队列中线程数：2
已执行完线程数：0
false
线程池线程数： 5
阻塞队列中线程数：3
已执行完线程数：0
false
线程池线程数： 5
阻塞队列中线程数：4
已执行完线程数：0
false
线程池线程数： 5
阻塞队列中线程数：5
已执行完线程数：0
false
线程池线程数： 6
阻塞队列中线程数：5
线程10, 正执行task 10
已执行完线程数：0
false
线程池线程数： 7
阻塞队列中线程数：5
已执行完线程数：0
false
线程11, 正执行task 11
线程池线程数： 8
阻塞队列中线程数：5
已执行完线程数：0
false
线程12, 正执行task 12
线程池线程数： 9
阻塞队列中线程数：5
已执行完线程数：0
false
线程13, 正执行task 13
线程池线程数： 10
阻塞队列中线程数：5
已执行完线程数：0
线程14, 正执行task 14
线程0, task 0 执行完成
线程3, task 3 执行完成
线程2, task 2 执行完成
线程1, task 1 执行完成
线程7, 正执行task 7
线程6, 正执行task 6
线程10, task 10 执行完成
线程5, 正执行task 5
线程9, 正执行task 9
线程4, task 4 执行完成
线程11, task 11 执行完成
线程12, task 12 执行完成
线程8, 正执行task 8
线程14, task 14 执行完成
线程13, task 13 执行完成
线程7, task 7 执行完成
线程9, task 9 执行完成
线程5, task 5 执行完成
线程6, task 6 执行完成
线程8, task 8 执行完成
正好印证了上面的

 1.当线程池小于corePoolSize时，新提交任务将创建一个新线程执行任务，即使此时线程池中存在空闲线程。 
2.当线程池达到corePoolSize时，新提交任务将被放入workQueue中，等待线程池中任务调度执行 
3.当workQueue已满，且maximumPoolSize>corePoolSize时，新提交任务会创建新线程执行任务 
4.当提交任务数超过maximumPoolSize时，新提交任务由RejectedExecutionHandler处理 
5.当线程池中超过corePoolSize线程，空闲时间达到keepAliveTime时，关闭空闲线程 
6.当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时，线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭

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``` **实现示例**： ```java import java.util.concurrent.ThreadFactory; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class CustomThreadFactory implements ThreadFactory { private final String namePrefix; private final AtomicInteger threadCount = new AtomicInteger(1); public CustomThreadFactory(String poolName) { this.namePrefix = "pool-" + poolName + "-thread-"; } @Override public Thread newThread(Runnable r) { Thread thread = new Thread(r, namePrefix + threadCount.getAndIncrement()); thread.setDaemon(false); // 非守护线程 thread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); // 默认优先级 thread.setUncaughtExceptionHandler((t, e) -> System.err.println("Uncaught exception in " + t.getName() + ": " + e)); return thread; } } ``` **使用场景**： 1. **线程命名**：便于日志跟踪（如`pool-1-thread-2`） 2. **守护线程控制**：避免主线程退出时意外终止 3. **异常处理**：统一捕获未处理异常 4. **线程优先级设置**：区分关键任务 #### 二、线程池工厂 Java通过`Executors`类提供**线程池工厂方法**，内部使用`DefaultThreadFactory`： **常用工厂方法**： ```java // 固定大小线程池（使用自定义线程工厂） ExecutorService fixedPool = Executors.newFixedThreadPool( 4, new CustomThreadFactory("fixed-pool") ); // 工作窃取线程池（ForkJoinPool） ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool( Runtime.getRuntime().availableProcessors(), new CustomForkJoinThreadFactory(), // 需实现ForkJoinWorkerThreadFactory null, false ); ``` #### 三、ForkJoinPool的线程工厂实现 引用[1]中的`createWorker()`方法展示了ForkJoinPool如何通过线程工厂创建工作线程[^1]： ```java private boolean createWorker() { ForkJoinWorkerThreadFactory fac = factory; ForkJoinWorkerThread wt = null; try { if (fac != null && (wt = fac.newThread(this)) != null) { wt.start(); // 启动工作线程 return true; } } catch (Throwable ex) { deregisterWorker(wt, ex); // 异常处理 } return false; } ``` **自定义ForkJoin线程工厂**： ```java import java.util.concurrent.ForkJoinPool; import java.util.concurrent.ForkJoinWorkerThread; public class CustomForkJoinThreadFactory implements ForkJoinPool.ForkJoinWorkerThreadFactory { @Override public ForkJoinWorkerThread newThread(ForkJoinPool pool) { return new CustomForkJoinWorkerThread(pool); } } class CustomForkJoinWorkerThread extends ForkJoinWorkerThread { protected CustomForkJoinWorkerThread(ForkJoinPool pool) { super(pool); // 设置线程名称/上下文等 setName("fj-worker-" + this.getPoolIndex()); } } ``` #### 四、关键设计原理 1. **工作窃取（Work-Stealing）** 引用[2]说明：每个工作线程有自己的任务队列，空闲时会窃取其他队列任务（FIFO顺序）[^2]，提升CPU利用率。 2. **递归任务拆分** 如引用[3]的`Fibonacci`示例，通过`fork()`分解任务，`join()`合并结果[^3]： ```java class Fibonacci extends RecursiveTask<Integer> { protected Integer compute() { if (n <= 1) return n; Fibonacci f1 = new Fibonacci(n - 1); f1.fork(); // 异步执行子任务 Fibonacci f2 = new Fibonacci(n - 2); return f2.compute() + f1.join(); // 合并结果 } } ``` 3. **资源控制** - 通过线程工厂限制线程数量 - 避免过度拆分任务（如斐波那契例子的递归深度） #### 五、最佳实践 1. **命名规范**：线程名称包含池标识，便于监控 2. **异常处理**：防止未捕获异常导致线程退出 3. **上下文传递**：在`newThread()`中设置线程上下文（如类加载器、安全策略） 4. **避免阻塞**：ForkJoinPool任务应避免I/O阻塞 > **注意**：ForkJoinPool适用于计算密集型任务，I/O密集型场景应选用`ThreadPoolExecutor`。 --- ### 相关问题 1. 工作窃取（Work-Stealing）算法如何提升线程池性能？ 2. 如何在自定义线程工厂中实现线程级监控（如任务执行耗时）？ 3. ForkJoinPool与ThreadPoolExecutor的核心区别是什么？ 4. 递归任务拆分时如何避免栈溢出问题？ [^1]: `createWorker()`方法通过线程工厂创建并启动工作线程 [^2]: ForkJoinPool使用工作窃取机制优化任务分配 [^3]: 递归任务通过`fork()`/`join()`实现并行计算
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