java线程池

本文深入探讨Java线程池的概念,包括FixedThreadPool、SingleThreadExecutor和CachedThreadPool的特点及使用方法。通过实例展示了如何创建和使用线程池,以及线程池在提升系统性能方面的作用。

**线程池概念:
线程池就是提前创建若干个线程,如果有任务需要处理,线程池里的线程就会处理任务,处理完之后线程并不会被销毁,而是等待下一个任务。由于创建和销毁线程都是消耗系统资源的,所以当你想要频繁的创建和销毁线程的时候就可以考虑使用线程池来提升系统的性能。
**
**java中使用线程池:
线程池的种类:
在Java中有三种线程池,分别是FixedThreadPool,SingleThreadExecutor,CachedThreadPool
**
*1) FixedThreadPool

这是一个线程数固定的线程池,当这个线程池被创建的时候,池里的线程数就已经固定了。当需要运行的线程数量大体上变化不大时,适合使用这种线程池。固定数量还有一个好处,它可以一次性支付高昂的创建线程的开销,之后再使用的时候就不再需要这种开销。
  
2) SingleThreadExecutor
  这是一个线程数量为1的线程池,所有提交的这个线程池的任务都会按照提交的先后顺序排队执行。单个线程执行有个好处:由于任务之间没有并发执行,因此提交到线程池种的任务之间不会相互干扰。程序执行的结果更具有确定性。

  1. CachedThreadPool

一看到Cache就知道这是一个和缓存有关的线程池,每次有任务提交到线程池的时候,如果池中没有空闲的线程,线程池就会为这个任务创建一个线程,如果有空闲的线程,就会使用已有的空闲线程执行任务。有的人可能会有个疑惑:这样线程不就越来越多了吗?其实不是的,这个线程池还有一个销毁机制,如果一个线程60秒之内没有被使用过,这个线程就会被销毁,这样就节省了很多资源。CachedThreadPool是一个比较通用的线程池,它在多数情况下都能表现出优良的性能。以后编码的时候,遇事不决,用缓存(线程池)。*
 
 线程池的使用:
ExecutorService是所有的线程池都实现了的接口,用这个接口可以定义句柄。
Executors类用于创建不同种类的线程池,Executors.new
*()方法就可以返回一个线程池的对象,***表示线程池的名字。
**

public class CreateThreadPool{
    public static void main(String[] args) {
        //定义一个有5个线程的线程池
        ExecutorService fixedTP = Executors.newFixedThreadPool(5);
        ExecutorService singleTE = Executors.newSingleThreadExecutor();
        ExecutorService cachedTP = Executors.newCachedThreadPool();
    }
}

不同的线程池之间只有定义的方式略有区别,使用方法是完全相同的。下面以缓存线程池为例来介绍线程池的使用方法:

class ExampleThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Do something");
    }
}
public class UseThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService cachedTP = Executors.newCachedThreadPool();
        cachedTP.execute(new ExampleThread());
        cachedTP.shutdown();
    }
}

ExampleThread实现了Runnable接口,这次我们没有使用Thread类创建线程,而是使用的线程池,直接调用线程池的execute()方法并将ExampleThread的对象传进去就可以创建线程了,execute()方法可以接收任何实现Runnable接口的类的对象。使用线程池的时候别忘了调用shutdown()方法关闭线程池。继承自Thread类的对象也可以用同样的方式创建线程,因为Thread类也实现了Runnable接口
上次我们还讲到了可以通过实现Callable接口创建线程,这个线程就不能使用execute()方法了。线程池还有另一个方法:submit()方法接收实现Callable接口的的对象,同时还有一个重载的方法,重载方法接收实现Runnable方法的类。也就是说不管是实现了Runnable还是Callable的类都可以作为它的参数。submit()方法还有一个Future类型的返回值,Future用于获取线程的返回值,Future是一个有泛型的类,泛型的类型与Callable的泛型相同。演示代码如下:

class ExampleThread implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() {
        return "Some Value";
    }
}
public class UseThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService cachedTP = Executors.newCachedThreadPool();
        Future<String> future = cachedTP.submit(new ExampleThread());
        try {
            String value = future.get();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        cachedTP.shutdownNow();
    }
}

future.get()方法,这个方法会阻塞当前线程,一直等到线程池里相应的线程执行结束的时候当前线程才会解除阻塞。因此,这个get()方法也是只有等到不得不用返回值的时候才会调用,否则会影响程序运行的效率。

shutdown()方法还有一个孪生兄弟shutdownNow(),两者区别如下:

shutdown():调用这个方法之后就线程池就不会再接收其它任务了。

shutdownNow():调用这个方法会向所有的线程发一个中断信号(如果线程选择忽略,这个线程还是会继续执行),并且不再执行排队中的任务,将排队中的任务作为返回值返回(List)。

总结

线程池是一个典型的“用空间换时间”的应用案例,在线程池中始终维护一定数量的线程,这样不必每次都创建新的线程,代价是线程即使空闲的时候也要占用内存资源。当需要频繁创建和销毁线程的时候,使用线程池可以显著提高系统的运行效率,在线程池的不同种类中,缓存线程池在通常情况下都是性能最好的。在提交任务到线程池的时候,通常实现Runnable接口的使用execute()方法提交,实现Callable接口的使用submit()方法提交。最后,使用线程池后别忘了shutdown()。

<think>我们正在讨论Java线程池的使用和原理。根据引用内容,线程池Java中主要通过ThreadPoolExecutor类实现,从JDK5开始内置支持。线程池的好处包括重用线程、控制并发数量、管理线程生命周期等。常见的线程池类型有:FixedThreadPool(固定容量)、CachedThreadPool(缓存)、SingleThreadExecutor(单线程)、ScheduledThreadPool(定时任务)以及通过ThreadPoolExecutor自定义创建。我们将分步骤讲解:1.线程池的核心原理2.创建线程池的五种方式(包括不推荐的原因)3.重点讲解ThreadPoolExecutor及其参数4.线程池的工作机制(任务提交、执行、拒绝策略等)5.使用示例注意:根据引用[3]和[4],ThreadPoolExecutor是构建线程池的核心类,因此我们将重点分析。步骤1:线程池的核心原理线程池通过预先创建一定数量的线程并维护它们,避免频繁创建和销毁线程的开销。当有任务提交时,线程池分配空闲线程执行任务;若没有空闲线程,任务将被放入队列等待;当队列满时,根据设定的拒绝策略处理。步骤2:创建线程池的五种方式(引用[3]和[5])1.newCachedThreadPool:创建一个可缓存的线程池,线程数可无限增加(最大为Integer.MAX_VALUE),空闲线程默认60秒回收。不推荐原因:可能创建过多线程导致OOM。2.newFixedThreadPool:固定大小的线程池,使用无界队列(LinkedBlockingQueue)。不推荐原因:无界队列可能堆积大量任务导致OOM。3.newSingleThreadExecutor:只有一个线程的线程池,同样使用无界队列。不推荐原因同上。4.newScheduledThreadPool:用于定时或周期性任务的线程池。不推荐直接使用的原因是其最大线程数为Integer.MAX_VALUE,可能创建过多线程。5.推荐方式:直接使用ThreadPoolExecutor构造函数创建,可明确指定参数,避免资源耗尽。步骤3:ThreadPoolExecutor的七个参数(引用[3]和[4])构造方法如下:```javapublicThreadPoolExecutor(intcorePoolSize,intmaximumPoolSize,longkeepAliveTime,TimeUnitunit,BlockingQueue<Runnable>workQueue,ThreadFactorythreadFactory,RejectedExecutionHandlerhandler)```1.corePoolSize:核心线程数,即使空闲也不会被回收(除非设置allowCoreThreadTimeOut)2.maximumPoolSize:最大线程数3.keepAliveTime:非核心线程的空闲存活时间4.unit:存活时间单位5.workQueue:任务队列(常用有ArrayBlockingQueue有界队列,LinkedBlockingQueue无界队列,SynchronousQueue同步移交队列)6.threadFactory:线程工厂,用于创建线程7.handler:拒绝策略(当线程池和队列都满时触发)步骤4:线程池的工作机制(任务提交执行流程)1.提交任务后,如果当前线程数小于corePoolSize,则创建新线程执行(即使有空闲线程)。2.如果当前线程数>=corePoolSize,则将任务放入workQueue。3.如果队列已满,且线程数小于maximumPoolSize,则创建新的非核心线程执行。4.如果队列已满且线程数达到maximumPoolSize,则触发拒绝策略。拒绝策略(handler)有四种:-AbortPolicy(默认):抛出RejectedExecutionException-CallerRunsPolicy:由调用线程执行该任务-DiscardPolicy:丢弃任务,不抛异常-DiscardOldestPolicy:丢弃队列最前面的任务,然后重试步骤5:使用示例(以ThreadPoolExecutor为例)下面是一个自定义线程池的示例:```javaimportjava.util.concurrent.*;publicclassThreadPoolExample{publicstaticvoidmain(String[]args){//创建线程池ThreadPoolExecutorexecutor=newThreadPoolExecutor(2,//核心线程数5,//最大线程数60,//空闲线程存活时间TimeUnit.SECONDS,newArrayBlockingQueue<>(10),//有界队列,容量10Executors.defaultThreadFactory(),newThreadPoolExecutor.AbortPolicy());//拒绝策略:直接抛出异常//提交任务for(inti=0;i<15;i++){finalinttaskId=i;executor.execute(()->{System.out.println("Task"+taskId+"isrunningonthread"+Thread.currentThread().getName());try{Thread.sleep(1000);//模拟任务执行}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}});}//关闭线程池executor.shutdown();}}```注意:实际任务数15个,核心线程2个,最大线程5个,队列容量10个。因此前2个任务会创建核心线程执行,接下来的10个任务放入队列,然后第13、14、15个任务会创建非核心线程(共3个非核心线程,总线程数5个)。如果超过15个任务(比如16个),则会触发拒绝策略。最后,关于线程池的关闭,可以使用shutdown()(等待已提交任务完成)或shutdownNow()(尝试中断所有线程,停止任务)。总结:使用线程池时,推荐直接使用ThreadPoolExecutor构造函数,根据实际需求设置参数,避免使用Executors工厂方法可能导致的资源耗尽问题。相关问题:1.线程池中任务队列有哪些类型?各自特点是什么?2.如何合理设置线程池的核心线程数和最大线程数?3.线程池的拒绝策略有哪些?如何自定义拒绝策略?4.如何监控线程池的运行状态?5.线程池中线程是如何创建的?如何自定义线程工厂?</think>### Java线程池使用指南与原理分析 Java线程池通过`java.util.concurrent`包实现,核心类是`ThreadPoolExecutor`。线程池的核心思想是**复用线程**,避免频繁创建销毁线程的开销。线程池中的线程执行完任务后不会销毁,而是回到池中等待新任务[^2]。 --- #### **一、线程池的创建方式** Java提供5种创建线程池的方法(实际都是`ThreadPoolExecutor`的包装): 1. **固定大小线程池**(推荐) ```java ExecutorService fixedPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 固定5个线程 ``` - 特点:核心线程数=最大线程数,使用无界队列`LinkedBlockingQueue` - 风险:任务过多时可能导致OOM(队列无限增长)[^5] 2. **缓存线程池**(不推荐) ```java ExecutorService cachedPool = Executors.newCachedThreadPool(); ``` - 特点:线程数无上限(`Integer.MAX_VALUE`),空闲线程60秒回收 - 风险:高并发时可能创建大量线程导致OOM[^3] 3. **单线程池** ```java ExecutorService singlePool = Executors.newSingleThreadExecutor(); ``` - 特点:仅1个线程,保证任务顺序执行 - 风险:同固定线程池(无界队列问题) 4. **定时任务线程池** ```java ScheduledExecutorService scheduledPool = Executors.newScheduledThreadPool(3); ``` 5. **推荐做法:手动创建`ThreadPoolExecutor`** ```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 ArrayBlockingQueue<>(100), // 有界队列(容量100) new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略 ); ``` --- #### **二、核心参数详解(7个关键参数)** ```java public ThreadPoolExecutor( int corePoolSize, // 核心线程数(常驻线程) int maximumPoolSize, // 最大线程数 long keepAliveTime, // 非核心线程空闲存活时间 TimeUnit unit, // 时间单位 BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务队列 ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂 RejectedExecutionHandler handler // 拒绝策略 ) ``` 1. **任务队列类型** - `ArrayBlockingQueue`:**有界队列**(推荐),避免OOM - `LinkedBlockingQueue`:**无界队列**(默认) - `SynchronousQueue`:不存储任务,直接移交线程 2. **拒绝策略**(当队列和线程池全满时触发) - `AbortPolicy`(默认):抛出`RejectedExecutionException` - `CallerRunsPolicy`:由调用者线程直接执行任务 - `DiscardPolicy`:静默丢弃任务 - `DiscardOldestPolicy`:丢弃队列最旧的任务 --- #### **三、线程池工作原理** 1. **任务提交流程**: - 当线程数 < `corePoolSize`,**创建新线程**执行任务 - 当线程数 >= `corePoolSize`,任务进入**工作队列** - 当队列已满且线程数 < `maximumPoolSize`,**创建临时线程**执行 - 当队列满且线程数达到`maximumPoolSize`,触发**拒绝策略**[^4] 2. **线程回收机制**: - 核心线程默认不回收(除非设置`allowCoreThreadTimeOut(true)`) - 非核心线程空闲超过`keepAliveTime`后自动销毁 --- #### **四、最佳实践** 1. **参数设置建议**: - CPU密集型任务:核心线程数 = CPU核数 + 1 - IO密集型任务:核心线程数 = 2 * CPU核数 - 使用**有界队列**防止资源耗尽 - 拒绝策略选择`CallerRunsPolicy`保证任务不丢失 2. **代码示例**: ```java ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor( Runtime.getRuntime().availableProcessors(), // 核心线程数=CPU核数 Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2, 30, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(500), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() ); // 提交任务 executor.execute(() -> System.out.println("Task running")); // 优雅关闭 executor.shutdown(); executor.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES); ``` 3. **注意事项**: - 避免使用`Executors`快捷方法(有OOM风险) - 监控线程池状态(通过`getActiveCount()`等方法) - 务必调用`shutdown()`释放资源 --- #### **五、原理解析** - **线程复用**:通过`Worker`类封装线程,循环从队列获取任务执行[^3] - **任务调度**:核心逻辑在`ThreadPoolExecutor.execute()`方法中 - **资源控制**:通过`BlockingQueue`实现生产者-消费者模型 > 线程池的本质是**资源池化技术**(Pooling),通过复用线程降低系统开销,同时提供流量缓冲和容错能力[^4]。 --- ### 相关问题 1. **为什么`FixedThreadPool`使用无界队列会导致OOM?如何避免?** 2. **线程池中`corePoolSize`和`maximumPoolSize`设置不当会产生什么后果?** 3. **如何实现一个自定义拒绝策略(如记录日志或降级处理)?** 4. **线程池的`shutdown()`和`shutdownNow()`有什么区别?** 5. **如何监控线程池的运行状态(如队列积压、活跃线程数)?** [^1]: ThreadPoolExecutor是Java线程池的核心实现类。 [^2]: JDK5开始内置线程池,线程执行后返回池中复用。 [^3]: 手动创建ThreadPoolExecutor可避免资源耗尽风险。 [^4]: 线程池通过队列缓冲和动态扩缩容管理任务。 [^5]: FixedThreadPool的无界队列可能导致OOM。
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