线程池(一)

一、背景

       多线程带来的好处不言而喻,但是使用不当,也是麻烦多多。每个线程从创建到销毁,整个生命周期需要使用多类硬件资源,若频繁创建线程反而会消耗很多硬件资源,得不偿失。当执行大量任务时,将在线程创建,销毁,任务切换额外消耗大量的资源。线程池的出现解决了这类问题,线程创建后即使执行完任务仍可以继续执行其它任务,减少了每个任务调用的开销,在执行大量异步任务时提供增强的性能,并且还可以提供绑定和管理资源(包括执行任务集时使用的线程)的方法。

二、线程池结构

java线程池结构(I代表接口,C代表抽象类或普通类)如下图。

                                   

Executor是线程池顶级接口,只有一个方法executor(),在某个时间执行提交的任务。

ExecutorSerivce继承Executor,添加一些新的方法,如关闭service的方法shutdown()和shutdownNow()。同时还提供了批量执行方法invokeAny 和 invokeAll等。

ScheduledExecutorService继承ExecutorSerivce,自然也继承了Executor

AbstractExecutorService实现了ExecutorSerivce,提供了方法的默认实现。

ThreadPoolExecutor类是我们用到的线程池核心类。这个类实现了线程池的各种功能。线程池工厂Executors提供的几种线程池都是基于ThreadPoolExecutor的实现,如newFixedThreadPool、newSingleThreadExecutor、newCachedThreadPool均是实例化ThreadPoolExecutor,只是因为初始化参数不同。线程池(二)主要是介绍该类的内部结构实现原理等。

ScheduleThreadPoolExecutor实现了ScheduleExecutorService接口,并继承了ThreadPoolExecutor。该类可以运行给定延迟后的命令,不同与ThreadPoolExecutor,该线程池的队列是无界的,即线程数是固定的,maxMumPoolSize不起作用。线程池工厂Executors提供的若干种类线程池则是基于ScheduleThreadPoolExecutor的实现。

如有不正确的解释,请各位大牛斧正,谢谢!后期有更深入的理解会继续更新。

<think>好的,我现在需要回答用户关于如何在编程中创建和管理线程池的问题。首先,用户提到参考了三个引用,我需要确保回答中正确引用这些内容。用户希望得到结构清晰的回答,包含示例代码,并且按照系统级指令的要求使用中文,同时处理数学表达式和独立公式的格式。 首先,我需要回忆Java中创建线程池的常见方法。Java通过Executor框架提供线程池,主要使用Executors工厂类来创建不同类型的线程池。比如newFixedThreadPool、newCachedThreadPool等。同时,用户提到引用[2]中提到了ExecutorService接口和其实现类,所以需要强调这点。 接下来,线程池的管理涉及任务的提交、关闭、饱和策略等。引用[1]提到可以使用setRejectedExecutionHandler来设置拒绝策略,这部分需要详细说明。引用[3]讨论了任务和工作原理,可能需要在管理部分提到任务提交和线程池状态的监控。 然后,示例代码是必须的。用户提供的引用中有Python的快速排序示例,但这里需要Java的线程池代码。需要确保代码正确,比如使用Executors.newFixedThreadPool,然后提交任务,最后关闭线程池。同时,要展示饱和策略的设置,如RejectedExecutionHandler的使用。 另外,需要按照用户的要求生成相关问题。问题应围绕线程池的创建、管理、参数配置、适用场景和拒绝策略等方面展开。 现在要检查是否符合所有系统级指令:行内公式用$...$,独立公式单独成段,但这个问题可能不涉及数学公式,所以可能不需要处理这部分。但需要确保LaTeX语法正确,如果有数学表达式的话。回答使用中文,结构清晰,分步骤说明,并引用正确的来源。 最后,确保回答末尾添加相关问题,并用引用标识。例如,在提到饱和策略时添加[^1],在提到ExecutorService时添加[^2],任务处理部分添加[^3]。</think>[系统级指令处理完成] ### 如何在编程中创建和管理线程池? #### 线程池的创建 1. **使用Java标准库的`Executors`工厂类** Java提供了`Executors`工具类,可快速创建常见类型的线程池: - **固定大小线程池**:适用于负载稳定的场景 ```java ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 5个工作线程 ``` - **缓存线程池**:自动扩展线程数,适合短时异步任务 ```java ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); ``` - **调度线程池**:支持定时/周期性任务 ```java ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3); ``` 引用[2]指出,线程池通过复用线程降低资源消耗,提升性能。 2. **自定义线程池(`ThreadPoolExecutor`)** 通过核心参数灵活配置: ```java ThreadPoolExecutor customPool = new ThreadPoolExecutor( 4, // 核心线程数 10, // 最大线程数 60, // 空闲线程存活时间(秒) TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(100), // 任务队列 Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 默认拒绝策略 ); ``` #### 二、线程池的管理 1. **任务提交** - 提交无返回值的任务:`execute(Runnable task)` ```java fixedThreadPool.execute(() -> System.out.println("Task running")); ``` - 提交有返回值的任务:`submit(Callable<T> task)` ```java Future<String> future = fixedThreadPool.submit(() -> "Result"); ``` 引用[3]提到,任务提交后由线程池的工作线程处理。 2. **关闭线程池** - `shutdown()`:温和关闭,等待已提交任务完成 - `shutdownNow()`:立即终止所有任务 3. **饱和策略配置** 当任务队列满时,可通过`setRejectedExecutionHandler`自定义处理逻辑: ```java customPool.setRejectedExecutionHandler( new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 由提交任务的线程直接执行 ); ``` 引用[1]说明此方法可调整线程池的拒绝行为。 4. **状态监控** 可通过`getActiveCount()`、`getQueue().size()`等方法实时监控线程池状态。 #### 三、完整示例 ```java import java.util.concurrent.*; public class ThreadPoolDemo { public static void main(String[] args) { // 创建自定义线程池 ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor( 2, 5, 30, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() ); // 提交任务 for (int i = 0; i < 15; i++) { final int taskId = i; pool.execute(() -> { System.out.println("Executing task " + taskId + " via " + Thread.currentThread().getName()); }); } // 关闭线程池 pool.shutdown(); } } ```
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