Java 多线程框架开发教程

一、Java 多线程框架概述​

Java 多线程框架是用于简化并发编程、提升系统性能的核心工具集，主要包括传统线程池（ExecutorService）、CompletableFuture 异步编程、Fork/Join 框架、JDK 8 并行流及虚拟线程（Java 21+）等。这些框架解决了传统多线程开发中的线程管理、任务调度、异步处理等痛点，适用于不同场景（如 I/O 密集型、CPU 密集型、批量任务等）。

二、核心框架详解与实战​

1. 传统线程池（ExecutorService）：基础并发控制​

框架说明：

ExecutorService 是 Java 5 引入的线程池框架，通过复用线程减少创建/销毁开销，支持任务队列、线程管理（如核心线程数、最大线程数、拒绝策略）。适用于批量任务处理（如文件生成、数据同步）。

核心参数配置（最佳实践）：

ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
    Runtime.getRuntime().availableProcessors(), // 核心线程数（建议等于 CPU 核心数）
    Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2, // 最大线程数（I/O 密集型可适当增大）
    60L, TimeUnit.SECONDS, // 空闲线程存活时间
    new LinkedBlockingQueue<>(1000), // 任务队列（容量根据任务量调整）
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 拒绝策略（任务过多时，由调用线程执行）
);

实战案例：批量生成文件对象（模拟 30000 个文件，每个文件 sleep 1ms 模拟业务逻辑）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolDemo {
    private static List<FileInfo> fileList = new ArrayList<>();

    static class FileInfo {
        private String fileName;
        private String fileType;
        // 省略构造器与 getter/setter
    }

    static class FileRunnable implements Runnable {
        private FileInfo fileInfo;

        public FileRunnable(FileInfo fileInfo) {
            this.fileInfo = fileInfo;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 模拟读取文件内容的耗时操作
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 初始化 30000 个文件对象
        for (int i = 0; i < 30000; i++) {
            fileList.add(new FileInfo("file_" + i + ".txt", "text/plain"));
        }

        // 创建线程池（核心线程数 8，最大线程数 16）
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(8);

        // 记录开始时间
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        // 提交任务到线程池
        for (FileInfo fileInfo : fileList) {
            executor.submit(new FileRunnable(fileInfo));
        }

        // 关闭线程池（等待所有任务完成）
        executor.shutdown();
        executor.awaitTermination(1, TimeUnit.HOURS);

        // 记录结束时间
        long endTime = System.currentTimeMillis();

        // 输出耗时
        System.out.println("线程池耗时：" + (endTime - startTime) + "ms");
    }
}

结果分析：

• 单线程耗时约 30000ms（30 秒）；

• 线程池（8 核心）耗时约 4000ms（4 秒），性能提升约 7.5 倍。

注意事项：

• 避免使用Executors.newFixedThreadPool()等