Java线程池

最新推荐文章于 2025-03-21 23:29:39 发布

一只野良猫w

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分类专栏： java 文章标签： java jvm

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一、核心组件

线程池管理器(ThreadPool)：用于创建并管理线程池，包括创建线程池，销毁线程池，添加新任务；
工作线程(WorkThread)：线程池中执行任务的具体线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务；
任务接口(Task)：用于定义工作线程的调度和执行策略，只有线程实现了该接口，线程中的任务才能够被线程池调度；
任务队列(taskQueue)：存放待处理的任务。提供一种缓冲机制。

二、线程池架构

在这里插入图片描述
ThreadPoolExecutor是构建线程的核心实现类，ThreadPoolExecutor继承自AbstractExecutorService，而AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口。

ThreadPoolExecutor构造函数：

在这里插入图片描述

corePoolSize ：线程池中核心线程数的最大值
maximumPoolSize ：线程池中能拥有最多线程数
keepAliveTime ：表示空闲线程的存活时间
TimeUnit unit ：表示keepAliveTime的单位
workQueue：用于缓存任务的阻塞队列
threadFactory ：指定创建线程的工厂（可以不指定）
handler ：表示当 workQueue 已满，且池中的线程数达到 maximumPoolSize 时，线程池拒绝添加新任务时采取的策略（可以不指定）

三、线程池工作流程

如果有空闲线程，则直接执行该任务；
如果没有空闲线程，且当前运行的线程数 < corePoolSize，则创建新的线程执行该任务；
如果没有空闲线程，且当前的线程数 ≥ corePoolSize，同时阻塞队列未满，则将任务入队列，而不添加新的线程；
如果没有空闲线程，且阻塞队列已满，同时池中的线程数 < maximumPoolSize ，则创建非核心线程执行任务；
如果没有空闲线程，且阻塞队列已满，同时池中的线程数 ≥ maximumPoolSize ，则根据构造函数中的 handler 指定的策略来拒绝新的任务。
线程空闲时间超过keepAliveTime 时，正在运行的线程数量超过corePoolSize，该线程会被认定为空闲线程并停止。因此在线程池中所有线程任务都执行完毕后，线程会收缩到corePoolSize大小。

在这里插入图片描述

四、线程池拒绝策略

当提交的任务数大于（workQueue.size() + maximumPoolSize ），就会触发线程池的拒绝策略。

JDK内置四种拒绝策略，默认的拒绝策略在ThreadPoolExecutor中作为内部类提供。在默认的拒绝策略不能满足应用需求时，可以自定义拒绝策略。

AbortPolicy ：直接抛出异常，阻止线程正常运行。
CallerRunsPolicy ：如果被丢弃的线程任务未关闭，则执行该线程任务。
DiscardOldestPolicy ：移除阻塞队列 workQueue 中最老的一个任务，并将新任务加入。
DiscardPolicy - 直接丢弃当前线程任务而不做任何处理。

四种拒绝策略是相互独立无关的，选择何种策略去执行，还得结合具体的业务场景。实际工作中，一般直接使用 ExecutorService 的时候，都是使用的默认的 defaultHandler ，也即 AbortPolicy 策略。

五、常用线程池

在这里插入图片描述

（1）newCachedThreadPool（可缓存的线程池）

newCachedThreadPool用于创建一个可缓存线程池，之所以叫可缓存线程池，是因为它在创建新线程时如果有可重用的线程，则重用它们，否则创建一个新线程并将其添加到线程池中；
在线程池的keepAliveTime时间超过默认的60秒后，该线程会被终止并从缓存中移除，因此在没有线程任务运行时，newCachedThreadPool将不会占用系统的线程资源；
在有执行时间很短的大量任务需要执行的情况下，newCachedThreadPool能很好地复用运行中的线程资源来提高系统的运行效率；

ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();

（2）newFixedThreadPool（固定大小的线程池）

newFixedThreadPool用于创建一个固定线程数量的线程池；
如果任务数量大于等于线程池中线程的数量，则新提交的任务将在阻塞队列中排队，直到有可用的线程资源；

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);

（3）newScheduledThreadPool（可做任务调度的线程池）

newScheduledThreadPool用于创建可定时调度的线程池，可设置在给定延迟时间后执行或定期执行某个线程任务。

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(2);

        // 创建一个延迟3秒执行的线程
        pool.schedule(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("delay 3 seconds" + Thread.currentThread().getName());
            }
        }, 3, TimeUnit.SECONDS);
        // 创建一个延迟3秒且每1秒执行一次的线程
        pool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("delay 3 second and repeat execute every 1 seconds" + Thread.currentThread().getName());
            }
        }, 3, 1, TimeUnit.SECONDS);

        // 关闭线程池
//        pool.shutdown();
    }
}

delay 3 secondspool-1-thread-1
delay 3 second and repeat execute every 1 secondspool-1-thread-2
delay 3 second and repeat execute every 1 secondspool-1-thread-2
delay 3 second and repeat execute every 1 secondspool-1-thread-2

（4）newSingleThreadPool（单个线程的线程池）

newSingleThreadPool创建的线程池会确保池中永远有且只有一个可用的线程；
在该线程停止或发生异常时，newSingleThreadPool线程池会启动一个新的线程代替该线程继续执行任务；

ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();

（5）newWorkStealingPool（足够大小的线程池）

newWorkStealingPool用于创建持有足够线程的线程池来达到快速运算的目的；
在内部通过使用多个队列来减少各个线程调度产生的竞争；
足够的线程指JDK根据当前线程的运行需求向操作系统申请足够的线程，以保障线程的快速执行；