Java核心基础六：多线程、线程和线程池_java进程池和线程池-优快云博客

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一、进程和线程

1. 进程（Process）

定义：进程是操作系统资源分配的基本单位，是程序的一次执行过程。每个进程都有独立的内存空间、文件描述符、环境变量等。
特点：
- 独立性：进程之间相互隔离，一个进程崩溃不会影响其他进程。
- 资源开销大：创建和切换进程需要较大的系统开销。
- 通信复杂：进程间通信（IPC）需要通过管道、消息队列、共享内存等方式。

2. 线程（Thread）

定义：线程是CPU调度的基本单位，是进程中的一个执行流。一个进程可以包含多个线程，所有线程共享进程的内存空间和资源。
特点：
- 轻量级：创建和切换线程的开销比进程小。
- 共享资源：线程可以直接访问进程的全局变量和堆内存。
- 通信简单：线程间通信可以通过共享内存实现，但需要同步机制（如锁）来避免竞争。

3.进程与线程的区别

特性	进程	线程
定义	操作系统资源分配的基本单位	CPU调度的基本单位，进程中的执行流
内存空间	独立的内存空间	共享进程的内存空间
资源开销	创建和切换开销大	创建和切换开销小
通信方式	进程间通信（IPC）复杂（如管道、消息队列）	线程间通信简单（共享内存）
独立性	进程间相互隔离，一个进程崩溃不影响其他进程	线程共享资源，一个线程崩溃可能影响整个进程
并发性	进程间并发	线程间并发
创建与销毁	创建和销毁速度慢	创建和销毁速度快
适用场景	需要高隔离性的任务（如浏览器多标签页）	需要高并发、低开销的任务（如Web服务器）

总结

进程是资源分配的基本单位，适合需要高隔离性的任务。
线程是CPU调度的基本单位，适合需要高并发、低开销的任务。
理解进程和线程的区别是掌握多线程编程和操作系统原理的基础。

二、线程生命周期

Java线程的生命周期分为6种状态（根据Thread.State枚举）：

NEW（新建）：线程被创建但未调用start()。
RUNNABLE（可运行）：调用start()后，线程在JVM中等待CPU调度或正在运行。
BLOCKED（阻塞）：等待获取监视器锁（如进入synchronized代码块）。
WAITING（无限期等待）：调用Object.wait()、Thread.join()或LockSupport.park()，需其他线程唤醒。
TIMED_WAITING（限期等待）：带超时的等待，如Thread.sleep(ms)、Object.wait(timeout)。
TERMINATED（终止）：线程执行完毕或异常退出。

状态转换示例：

Thread thread = new Thread(() -> {
    try {
        Thread.sleep(1000); // 进入TIMED_WAITING
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
});
thread.start(); // 进入RUNNABLE

面试重点：

BLOCKED与WAITING的区别？
BLOCKED是等待锁，WAITING是主动调用等待方法。

三、线程池原理（ThreadPoolExecutor）

“线程池”是一种用于管理和复用线程的技术，它通过预先创建一组线程并维护一个任务队列，来高效地处理并发任务。线程池的核心思想是避免频繁创建和销毁线程，从而减少系统开销，提高性能。

线程池的核心概念

1. 为什么需要线程池？

线程创建和销毁开销大：频繁创建和销毁线程会消耗大量系统资源。
资源管理复杂：手动管理线程容易导致资源耗尽或线程泄漏。
任务调度优化：线程池可以合理分配任务，避免线程过多导致上下文切换频繁。

2. 线程池的组成部分

核心线程（Core Threads）：线程池中始终存活的线程，即使空闲也不会被销毁。
任务队列（Work Queue）：用于存放待执行的任务。
非核心线程（Non-Core Threads）：当任务队列满时，线程池会创建额外的线程来处理任务。
拒绝策略（Rejected Execution Handler）：当线程池和任务队列都满时，如何处理新提交的任务。

线程池的工作原理

提交任务：当有新任务提交时，线程池会优先使用核心线程处理。
任务队列：如果核心线程都在忙，任务会被放入任务队列等待。
创建非核心线程：如果任务队列已满，线程池会创建非核心线程处理任务。
拒绝策略：如果线程池和任务队列都满，新任务会触发拒绝策略。

Java中的线程池实现

Java通过java.util.concurrent包提供了线程池的实现，核心类是ThreadPoolExecutor。

1. 创建线程池

ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
    2, // 核心线程数
    5, // 最大线程数
    60, TimeUnit.SECONDS, // 非核心线程空闲存活时间
    new LinkedBlockingQueue<>(10), // 任务队列
    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略
);

2. 核心参数：

corePoolSize（核心线程数）：即使空闲也不会被回收的线程数。
maximumPoolSize（最大线程数）：线程池允许的最大线程数。
keepAliveTime（空闲线程存活时间）：非核心线程空闲超过此时间会被回收。
workQueue（任务队列）：用于保存待执行任务的阻塞队列（如LinkedBlockingQueue）。
RejectedExecutionHandler（拒绝策略）：当线程池和队列都满时的处理策略。

3. 拒绝策略

AbortPolicy（默认）：抛出RejectedExecutionException。
CallerRunsPolicy：由提交任务的线程直接执行。
DiscardPolicy：静默丢弃新任务。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务，重试提交。

线程池的使用场景

Web服务器：处理大量并发请求。
数据处理：批量处理数据任务。
定时任务：通过ScheduledThreadPoolExecutor执行定时任务。

线程池的优点

降低资源消耗：复用线程，减少创建和销毁的开销。
提高响应速度：任务到达时可以直接执行，无需等待线程创建。
提高线程的可管理性：统一管理线程的生命周期和任务分配。

面试常见问题

线程池的核心参数有哪些？
核心线程数、最大线程数、任务队列、拒绝策略、非核心线程存活时间。
如何选择合适的线程池参数？
根据任务类型（CPU密集型、IO密集型）和系统资源调整。
线程池的拒绝策略有哪些？
AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy。
线程池的任务队列满了会怎样？
如果任务队列满且线程数达到最大值，会触发拒绝策略。