Java线程池

Java通过Executors提供四种线程池,分别为:
newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

 

(1) newCachedThreadPool
创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。示例代码如下:

Java代码  收藏代码
  1. package test;  
  2. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  3. import java.util.concurrent.Executors;  
  4. public class ThreadPoolExecutorTest {  
  5.  public static void main(String[] args) {  
  6.   ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();  
  7.   for (int i = 0; i < 10; i++) {  
  8.    final int index = i;  
  9.    try {  
  10.     Thread.sleep(index * 1000);  
  11.    } catch (InterruptedException e) {  
  12.     e.printStackTrace();  
  13.    }  
  14.    cachedThreadPool.execute(new Runnable() {  
  15.     public void run() {  
  16.      System.out.println(index);  
  17.     }  
  18.    });  
  19.   }  
  20.  }  
  21. }  

 

线程池为无限大,当执行第二个任务时第一个任务已经完成,会复用执行第一个任务的线程,而不用每次新建线程。
 
(2) newFixedThreadPool
创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。示例代码如下:

Java代码  收藏代码
  1. package test;  
  2. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  3. import java.util.concurrent.Executors;  
  4. public class ThreadPoolExecutorTest {  
  5.  public static void main(String[] args) {  
  6.   ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);  
  7.   for (int i = 0; i < 10; i++) {  
  8.    final int index = i;  
  9.    fixedThreadPool.execute(new Runnable() {  
  10.     public void run() {  
  11.      try {  
  12.       System.out.println(index);  
  13.       Thread.sleep(2000);  
  14.      } catch (InterruptedException e) {  
  15.       e.printStackTrace();  
  16.      }  
  17.     }  
  18.    });  
  19.   }  
  20.  }  
  21. }  

 
因为线程池大小为3,每个任务输出index后sleep 2秒,所以每两秒打印3个数字。
定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

 

(3)  newScheduledThreadPool
创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下:

Java代码  收藏代码
  1. package test;  
  2. import java.util.concurrent.Executors;  
  3. import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
  4. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  5. public class ThreadPoolExecutorTest {  
  6.  public static void main(String[] args) {  
  7.   ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);  
  8.   scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {  
  9.    public void run() {  
  10.     System.out.println("delay 3 seconds");  
  11.    }  
  12.   }, 3, TimeUnit.SECONDS);  
  13.  }  
  14. }  

 
表示延迟3秒执行。

定期执行示例代码如下:

Java代码  收藏代码
  1. package test;  
  2. import java.util.concurrent.Executors;  
  3. import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
  4. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  5. public class ThreadPoolExecutorTest {  
  6.  public static void main(String[] args) {  
  7.   ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);  
  8.   scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {  
  9.    public void run() {  
  10.     System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");  
  11.    }  
  12.   }, 13, TimeUnit.SECONDS);  
  13.  }  
  14. }  

 
表示延迟1秒后每3秒执行一次。

 

(4) newSingleThreadExecutor
创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。示例代码如下:

Java代码  收藏代码
  1. package test;  
  2. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  3. import java.util.concurrent.Executors;  
  4. public class ThreadPoolExecutorTest {  
  5.  public static void main(String[] args) {  
  6.   ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();  
  7.   for (int i = 0; i < 10; i++) {  
  8.    final int index = i;  
  9.    singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {  
  10.     public void run() {  
  11.      try {  
  12.       System.out.println(index);  
  13.       Thread.sleep(2000);  
  14.      } catch (InterruptedException e) {  
  15.       e.printStackTrace();  
  16.      }  
  17.     }  
  18.    });  
  19.   }  
  20.  }  
  21. }  

 
结果依次输出,相当于顺序执行各个任务。

你可以使用JDK自带的监控工具来监控我们创建的线程数量,运行一个不终止的线程,创建指定量的线程,来观察:
工具目录:C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_06\bin\jconsole.exe
运行程序做稍微修改:

Java代码  收藏代码
  1. package test;  
  2. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  3. import java.util.concurrent.Executors;  
  4. public class ThreadPoolExecutorTest {  
  5.  public static void main(String[] args) {  
  6.   ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newCachedThreadPool();  
  7.   for (int i = 0; i < 100; i++) {  
  8.    final int index = i;  
  9.    singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {  
  10.     public void run() {  
  11.      try {  
  12.       while(true) {  
  13.        System.out.println(index);  
  14.        Thread.sleep(10 * 1000);  
  15.       }  
  16.      } catch (InterruptedException e) {  
  17.       e.printStackTrace();  
  18.      }  
  19.     }  
  20.    });  
  21.    try {  
  22.     Thread.sleep(500);  
  23.    } catch (InterruptedException e) {  
  24.     e.printStackTrace();  
  25.    }  
  26.   }  
  27.  }  
  28. }  
<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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