Java线程池ThreadPoolExecutor的实例

本文详细介绍了Java中的线程池类ThreadPoolExecutor,包括其构造方法、工作原理及常见使用场景。并通过示例代码展示了如何创建线程池并设置不同的参数以应对各种任务处理需求。

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Java.util中的线程池和Spring框架对这个类的扩展
1.单独通过java里的ThreadPoolExecutor这个类,可以创建线程池,如果系统采用Spring框架设计,可以采用ThreadPoolTaskExecutor这个类来扩展控制,这个对维护线程池
最大值和最小值易扩展(这个可以在配置文件里修改)。其他Spring框架里ThreadPoolTaskExecutor是对ThreadPoolExecutor这个类进行了一层包装。
在多线程大师Doug Lea的贡献下,在JDK1.5中加入了许多对并发特性的支持,例如:线程池。

一、简介
线程池类为 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor,常用构造方法为:

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
long keepAliveTime, TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize:线程池维护线程的最少数量
maximumPoolSize:线程池维护线程的最大数量
keepAliveTime: 线程池维护线程所允许的空闲时间
unit: 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位
workQueue: 线程池所使用的缓冲队列
handler: 线程池对拒绝任务的处理策略
一个任务通过 execute(Runnable)方法被添加到线程池,任务就是一个 Runnable类型的对象,任务的执行方法就是 Runnable类型对象的run()方法。
当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时:
如果此时线程池中的数量小于corePoolSize,即使线程池中的线程都处于空闲状态,也要创建新的线程来处理被添加的任务。
如果此时线程池中的数量等于 corePoolSize,但是缓冲队列 workQueue未满,那么任务被放入缓冲队列。
如果此时线程池中的数量大于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量小于maximumPoolSize,建新的线程来处理被添加的任务。
如果此时线程池中的数量大于corePoolSize,缓冲队列workQueue满,并且线程池中的数量等于maximumPoolSize,那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。
也就是:处理任务的优先级为:
核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize,如果三者都满了,使用handler处理被拒绝的任务。
当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。这样,线程池可以动态的调整池中的线程数。
unit可选的参数为java.util.concurrent.TimeUnit中的几个静态属性:
NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS。
workQueue我常用的是:java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue
handler有四个选择:
    1.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
    抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常
    2.ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
    重试添加当前的任务,他会自动重复调用execute()方法
    3.ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
    抛弃旧的任务
    4.ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()
    抛弃当前的任务

二、一般用法举例

import java.io.Serializable;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TestThreadPool {

	private static int produceTaskSleepTime = 2;
	private static int consumeTaskSleepTime = 2000;
	private static int produceTaskMaxNumber = 10;

	public static void main(String[] args) {

		//构造一个线程池
		ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3,
					TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3),
						new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

		for(int i=1;i<=produceTaskMaxNumber;i++){
			try {
				//产生一个任务,并将其加入到线程池
				String task = "task@ " + i;
				System.out.println("put " + task);
				threadPool.execute(new ThreadPoolTask(task));

				//便于观察,等待一段时间
				Thread.sleep(produceTaskSleepTime);
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

	/**
	* 线程池执行的任务
	* @author hdpan
	*/
	public static class ThreadPoolTask implements Runnable,Serializable{
		private static final long serialVersionUID = 0;
		//保存任务所需要的数据
		private Object threadPoolTaskData;

		ThreadPoolTask(Object tasks){
			this.threadPoolTaskData = tasks;
		}
		public void run(){
			//处理一个任务,这里的处理方式太简单了,仅仅是一个打印语句
			System.out.println("start .."+threadPoolTaskData);
			try {
				////便于观察,等待一段时间
				Thread.sleep(consumeTaskSleepTime);
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
			threadPoolTaskData = null;
		}
		public Object getTask(){
			return this.threadPoolTaskData;
		}
	}
}

说明:
1、在这段程序中,一个任务就是一个Runnable类型的对象,也就是一个ThreadPoolTask类型的对象。
2、一般来说任务除了处理方式外,还需要处理的数据,处理的数据通过构造方法传给任务。
3、在这段程序中,main()方法相当于一个残忍的领导,他派发出许多任务,丢给一个叫 threadPool的任劳任怨的小组来做。
这个小组里面队员至少有两个,如果他们两个忙不过来,任务就被放到任务列表里面。
如果积压的任务过多,多到任务列表都装不下(超过3个)的时候,就雇佣新的队员来帮忙。但是基于成本的考虑,不能雇佣太多的队员,至多只能雇佣 4个。
如果四个队员都在忙时,再有新的任务,这个小组就处理不了了,任务就会被通过一种策略来处理,我们的处理方式是不停的派发,直到接受这个任务为止(更残忍!呵呵)。
因为队员工作是需要成本的,如果工作很闲,闲到 3SECONDS都没有新的任务了,那么有的队员就会被解雇了,但是,为了小组的正常运转,即使工作再闲,小组的队员也不能少于两个。
4、通过调整 produceTaskSleepTime和 consumeTaskSleepTime的大小来实现对派发任务和处理任务的速度的控制,改变这两个值就可以观察不同速率下程序的工作情况。
5、通过调整4中所指的数据,再加上调整任务丢弃策略,换上其他三种策略,就可以看出不同策略下的不同处理方式。

### Java 中 `ThreadPoolExecutor` 类的使用方法 #### 创建自定义线程池并执行任务 通过继承 `CustomThreadPool` 并实现其功能来展示如何创建和配置一个简单的线程池。下面的例子展示了如何初始化具有两个核心线程数目的线程池,并向其中提交五个任务。 ```java package com.howtodoinjava.threads; public class CustomThreadPoolExample { public static void main(String[] args) { // 初始化带有2个工作线程的核心线程池 CustomThreadPool customThreadPool = new CustomThreadPool(2); for (int i = 1; i <= 5; i++) { Task task = new Task("Task " + i); System.out.println("Created : " + task.getName()); // 提交任务给线程池去执行 customThreadPool.execute(task); } } } ``` 此代码片段说明了如何构建基本的任务调度框架[^1]。 #### 利用标准库中的工具简化线程池管理 为了更方便地管理和操作线程池,可以借助于 `Executors` 工具类提供的静态工厂方法。这些方法允许快速设置不同类型的预设线程池实例,而无需手动指定所有的参数细节。 ```java import java.util.concurrent.*; // 使用 Executors 来获取固定大小的线程池 ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4); for(int i=0;i<10;i++){ Runnable worker = new WorkerThread("" + i); // 将任务交给线程池处理 executor.execute(worker); } // 关闭线程池以防止新任务被接受 executor.shutdown(); while (!executor.isTerminated()) {} System.out.println("Finished all threads"); ``` 这段程序利用了 `newFixedThreadPool()` 方法来获得拥有四个工作线程的标准线程池对象[^2]。 #### 定义具体的工作单元——事件处理器 当涉及到具体的业务逻辑时,则可以通过像 `EventHandler.handle()` 这样的函数来进行封装。每当有新的工作任务到来时,就可以调用该方法完成相应的数据处理流程。 ```java public class WorkEvent { private String workNo; // 构造器和其他成员省略... public String getWorkNo(){ return this.workNo; } } public class EventHandler { /** * 处理业务 */ public static void handle(WorkEvent workEvent){ System.out.println("正在处理,workNo=[" + workEvent.getWorkNo() + "]"); } } ``` 上述代码段描述了一个典型的业务场景下的任务接收与响应机制[^3]。 #### 结合实际案例理解概念 对于初学者来说,观看一些关于 `ThreadPoolExecutor` 应用的教学视频可能会更加直观易懂。例如,在 Bilibili 上有一个专门介绍这个主题的内容可以帮助加深印象[^4]。
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