Java中的线程池

最新推荐文章于 2025-06-01 13:15:34 发布

原创最新推荐文章于 2025-06-01 13:15:34 发布 · 118 阅读

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为什么要有线程池？

如果并发线程数量很多，且每个线程执行任务时间很短，就会频繁创建和销毁线程，这种开销会大大降低系统的效率。为了线程的复用有了线程池这一概念。

1.线程池的创建

工具类Executors里提供了多种创建线程池的静态方法：

public class Executors {
    ...
    //创建一个固定大小的线程池。适用于可以预测线程数量的业务中，或者服务器负载较重，对当前线程数量进行限制。
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(...);
    }
    
    //可以扩大的线程池，最大值为Integer.MAX_VALUE。适用于服务器负载较轻，执行很多异步任务。
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(...);
    }   
    
    //单线程线程池。适用于需要保证顺序执行各个任务，并且在任意时间点，不会有多个线程活动的场景。
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(...));
    }

    //可以延时启动，定时启动的线程池。适用于需要多个后台线程执行周期任务的场景。
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

    //拥有多个任务队列的线程池。创建当前可用cpu数量的线程来并行执行，适用于大耗时操作并行执行
    public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
        return new ForkJoinPool(...);
    }
    ...
}

2.线程池核心类ThreadPoolExecutor

源码中可以看出线程池有个核心类java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor,谱系关系如下：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {}

public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {}

public interface ExecutorService extends Executor {}

public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}

Executor为最顶层的接口，只声明了一个用来执行任务的方法，ThreadPoolExecutor才是接口的实现类。下面来看ThreadPoolExecutor的部分源码：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    ...
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

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

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,Executors.defaultThreadFactory(), handler);
    }

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

3.线程池参数

可以看出ThreadPoolExecutor有四个构造方法，前三个都是调用的最后一个。而最后一个构造方法有七个参数：

int corePoolSize; //核心线程数
int maximumPoolSize; //最大线程数
long keepAliveTime; //线程没有任务执行时保活时间。默认情况下，只有当池中的线程数 > corePoolSize时，此参数才会起作用，直到线程数 <= corePoolSize
TimeUnit unit; //keepAliveTime的时间单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue; //任务队列。用来存储已被提交但尚未执行的任务，这里的任务是由ThreadPoolExecutor的execute方法提交的。
ThreadFactory threadFactory; //线程工厂。为线程池创建新线程
RejectedExecutionHandler handler; //任务拒绝策略。当前线程数已经达到maximumPoolSize而且任务队列已满，线程池会拒绝处理新任务。

4.线程池状态

private static final int RUNNING ;//创建线程池后，线程池处于running状态
private static final int SHUTDOWN ;//调用shutdown()，则RUNNING -> SHUTDOWN，此时线程池不能够接受新的任务，它会等待所有任务执行完毕；
private static final int STOP ;//调用shutdownNow()，则(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP，此时线程池不接收新任务，不处理已添加的任务，并且会中断正在处理的任务；
private static final int TIDYING ;//当线程池在SHUTDOWN状态下，所有的任务已终止，阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时，就会由 SHUTDOWN -> TIDYING；当线程池在STOP状态下，线程池中执行的任务为空时，就会由STOP -> TIDYING。
private static final int TERMINATED ;//线程池处在TIDYING状态下，执行完terminated()之后，线程池彻底终止，就会由 TIDYING -> TERMINATED。

5.线程池几个重要方法

execute()
submit()
shutdown()
shutdownNow()

execute()方法实际上是Executor中声明的方法，在ThreadPoolExecutor进行了具体的实现，这个方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，通过它可以向线程池提交一个任务，由线程池去执行。返回类型void。
submit()方法是在ExecutorService中声明的方法，在AbstractExecutorService就已经有了具体的实现，在ThreadPoolExecutor中并没有对其进行重写，这个方法也是用来向线程池提交任务的，但是它和execute()方法不同，它能够返回任务执行的结果，去看submit()方法的实现，会发现它实际上还是调用的execute()方法，只不过它利用了Future来获取任务执行结果。
shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务。
shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务。

6.任务缓存队列及排队策略

workQueue用来存放等待执行的任务，类型为BlockingQueue<Runnable>，通常可以取下面三种类型：

ArrayBlockingQueue //基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；
LinkedBlockingQueue //基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；
synchronousQueue //这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。

7.线程池拒绝策略

当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，通常有以下四种策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy;//丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy;//也是丢弃任务，但是不抛出异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy;//丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy;//由调用线程处理该任务