线程池基本知识

最新推荐文章于 2025-03-04 23:17:09 发布

经常健身的文安

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文章标签： java 开发语言后端

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_46702468/article/details/121752395

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本文介绍了使用线程池的原因，包括降低资源消耗、提高响应速度和便于管理。详细阐述了线程池的实现原理，包括任务提交、线程与队列的处理流程，并详细解析了如何通过ThreadPoolExecutor自定义线程池，包括核心线程数、最大线程数、存活时间、等待队列类型和拒绝策略等关键参数。同时，提到了通过Executors创建固定线程池的方法。

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一、为什么要使用线程池

不使用线程池的坏处：

频繁的线程创建和销毁会占用更多的CPU和内存
频繁的线程创建和销毁会对GC产生比较大的压力
线程太多，线程切换带来的开销将不可忽视
线程太少，多核CPU得不到充分利用，是一种浪费

使用线程池的优点：

降低资源的消耗。线程本身是一种资源，创建和销毁线程会有CPU开销；创建的线程也会占用一定的内存。
提高任务执行的响应速度。任务执行时，可以不必等到线程创建完之后再执行。
提高线程的可管理性。线程不能无限制地创建，需要进行统一的分配、调优和监控。

二、如何创建线程池

（一）线程池的实现原理

线程池的实现原理
通过上图，可以知道线程池大致的流程：

任务提交后，判断核心线程是否已满，如果不是，则创建线程执行任务
如果核心满了，判断队列是否已满，如果没满，任务放在队列中等待执行
如果队列满了，判断线程池是否已满，如果没满，创建其他线程执行任务，缓解压力
如果线程池也满了，任务没地方放，也无法执行，则根据Handler策略进行处理

（二）如何创建线程池

1、通过ThreadPoolExecutor创建自定义线程池

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
    }

参数含义：

corePoolSize：核心线程数，必须有
maximumPoolSize：最大线程数，必须有
keepAliveTime：线程存活时间，当线程数超过核心线程数时，这些线程的存活时间，就是这些线程多久被销毁，必须有
unit：存活时间单位，可以是毫秒、秒、分钟、小时和天，等等，必须有
workQueue：等待队列，线程池中的线程数超过核心线程数时，任务将放在等待队列，它是一个BlockingQueue类型的对象，必须有
threadFactory：线程工厂，用于创建线程，可有可无
handler：线程池满后执行的策略，可有可无

（1）等待队列-workQueue

等待队列是BlockingQueue类型的，理论上只要是它的子类，我们都可以用来作为等待队列。

ArrayBlockingQueue:基于数组实现的队列，数组要指定长度，所以是有界队列
LinkedBlockingQueue：基于链表实现的队列，使用链表存储数据，默认是一个无界队列；也可以通过构造方法中的capacity设置最大元素数量，所以也可以作为有界队列
SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作将一直处于阻塞状态。该队列也是Executors.newCachedThreadPool()的默认队列
PriorityBlockingQueue：基于优先级别的阻塞队列，底层基于数组实现，是一个无界队列
延迟队列：其中的元素只有到了其指定的延迟时间，才能够从队列中出队

（2）拒绝策略-handler

所谓拒绝策略，就是当线程池满了、队列也满了的时候，我们对任务采取的措施。或者丢弃、或者执行、或者其他行为。

JDK常见的4种策略：

CallerRunsPolicy:在调用者线程执行
AbortPolicy:直接抛出RejectedExecutionException异常
DiscardPolicy:直接丢弃，不做任何处理
DiscardOldestPolicy：丢弃任务里面最先创建的那个任务，再执行当前任务

这四种策略各有优劣，比较常用的是DiscardPolicy，但是这种策略有一个弊端就是任务执行的轨迹不会被记录下来。所以，我们往往需要实现自定义的拒绝策略，通过实现RejectedExecutionHandler接口的方式。

2、通过Executors直接创建固定线程池

Executors是一个线程工厂，可以固定创建以下线程池

// 创建单一线程的线程池
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor();
// 创建固定数量的线程池
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads);
// 创建带缓存的线程池
public static ExecutorService newCachedThreadPool();
// 创建定时调度的线程池
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize);
// 创建流式（fork-join）线程池
public static ExecutorService newWorkStealingPool();