java多线程系列 ——（10）线程池的使用

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本文详细介绍了Java线程池的概念、工作原理及其实现方法。包括线程池的创建方式、参数配置、工作流程和使用示例等内容。帮助读者更好地理解和使用线程池。

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1、线程池简介

在一个应用程序中，我们需要多次使用线程，也就意味着，我们需要多次创建并销毁线程。而创建并销毁线程的过程势必会消耗内存。而在Java中，内存资源是及其宝贵的，所以，我们就提出了线程池的概念。

线程池：Java中开辟出了一种管理线程的概念，这个概念叫做线程池，从概念以及应用场景中，我们可以看出，线程池的好处，就是可以方便的管理线程，也可以减少内存的消耗。

2、创建线程池

2.1 创建线程池的构造函数

线程池类ThreadPoolExecutor的构造函数如下：

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

构造函数的参数含义分别如下：

int corePoolSize：线程池长期维持的线程数，即使线程处于Idle状态，也不会回收。
int maximumPoolSize ：线程数的上限
long keepAliveTime：超过corePoolSize的线程的idle时长，超过这个时间，多余的线程会被回收。
TimeUnit unit：配合keepAliveTime使用，表示时间的单位
BlockingQueue workQueue：任务的阻塞队列
ThreadFactory threadFactory：新线程的产生方式，也就是创建线程的工厂
RejectedExecutionHandler handler) ：拒绝策略，在任务满了拒绝执行某些任务的策略。

下面依靠一张图来更好的理解线程池和这几个参数：
在这里插入图片描述

2.2 通过Executors创建线程池

Executors是一个工厂类，负责创建为我们创建线程池，主要有以下几个创建线程池的方法：

newFixedThreadPool(int nThreads)：创建固定大小的线程池
newSingleThreadExecutor() ：创建只有一个线程的线程池
newCachedThreadPool() ：创建一个不限线程数上限的线程池，任何提交的任务都将立即执行
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池

但是在开发中不推荐使用这种方式创建，阿里巴巴Java开发手册中也明确指出，而且用的词是『不允许』使用Executors创建线程池。
在这里插入图片描述
我们要避免使用无界队列，不要使用Executors.newXXXThreadPool()快捷方法创建线程池，因为这种方式会使用无界的任务队列，为避免OOM，我们应该使用ThreadPoolExecutor的构造方法手动指定队列的最大长度：

ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2, 2, 
                0, TimeUnit.SECONDS, 
                new ArrayBlockingQueue<>(512), // 使用有界队列，避免OOM
                new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());

3、线程池的工作流程

首先来了解一下线程池的执行流程：
在这里插入图片描述
由图我们可以看出，任务进来时，首先执行判断，判断核心线程是否处于空闲状态，如果不是，核心线程就先就执行任务，如果核心线程已满，则判断任务队列是否有地方存放该任务，若果有，就将任务保存在任务队列中，等待执行，如果满了，在判断最大可容纳的线程数，如果没有超出这个数量，就开创非核心线程执行任务，如果超出了，就调用handler实现拒绝策略。

handler的拒绝策略有四种：

第一种AbortPolicy:不执行新任务，直接抛出异常，提示线程池已满
第二种DisCardPolicy:不执行新任务，也不抛出异常
第三种DisCardOldSetPolicy:将消息队列中的第一个任务替换为当前新进来的任务执行
种CallerRunsPolicy:直接调用execute来执行当前任务

线程池的任务提交方式

我们知道，实现多线程有三种方式，分别是继承Thread类、实行Runnable接口、实行Callable接口，那么线程池执行任务有几种任务提交方式呢？

可以向线程池提交的任务有两种：Runnable和Callable，二者的区别如下：

方法签名不同：void Runnable.run(), V Callable.call() throws Exception
是否允许有返回值：Callable允许有返回值
是否允许抛出异常：Callable允许抛出异常。

三种提交任务的方式：

提交方式	是否有返回结果
Future submit(Callable task)	有
void execute(Runnable command)	无
Future<?> submit(Runnable task)	无

4、线程池使用示例

我们还是以火箭发射为例，看一下代码：

public class Test {
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3,3,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(3),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        Future futureA =  threadPoolExecutor.submit(new Engine());
        Future futureB =  threadPoolExecutor.submit(new Fire());
        Future futureC =  threadPoolExecutor.submit(new Instrument());
        System.out.println(futureA.get());
        System.out.println(futureB.get());
        System.out.println(futureC.get());

        System.out.println("火箭发射");
    }

    static class Engine implements Callable{

        @Override
        public String call() {
            for (int i = 3; i > 0; i--)
                System.out.println("引擎检查" + i);
            return "引擎检查完毕";
        }
    }

    static class Fire implements Callable<String> {

        @Override
        public String call() {
            for (int i = 3; i > 0; i--)
                System.out.println("点火设备检查" + i);
            return "点火设备检查完毕";
        }
    }

    static class Instrument implements Callable{

        @Override
        public String call() {
            for (int i = 3; i > 0; i--)
                System.out.println("仪器检查" + i);
            return "仪器检查完毕";
        }
    }
}