java.util.concurrent包学习总结

本文详细介绍了Java中线程池的使用及原理,包括线程池的优势、组成及常见的线程池类型。同时探讨了线程池如何通过限制执行线程的数量提高系统效率。

写在最前面:

java.util.concurrent包主要是为多线程设计的,里面有很多类主要是为多线程设计的。这里我主要对这个包下的类的学习进行总结。

线程池:Executors

为什么要用线程池:

1.减少了创建和销毁线程的次数,每个工作线程都可以被重复利用,可执行多个任务。

2.可以根据系统的承受能力,调整线程池中工作线线程的数目,防止因为消耗过多的内存,而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存,线程开的越多,消耗的内存也就越大,最后死机)。

线程池的作用:

线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。
根据系统的环境情况,可以自动或手动设置线程数量,达到运行的最佳效果;少了浪费了系统资源,多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量,任务排队等候处理。一个任务执行完毕,再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有待处理的任务,线程池中的线程将阻塞等待。当一个新任务需要运行时,如果线程池中有等待的工作线程,就可以开始运行了;否则进入等待队列。

线程池组成部分:
一个线程池包括以下四个基本组成部分:
    1、线程池管理器(ThreadPool):用于创建并管理线程池,包括创建线程池,销毁线程池,添加新任务;
    2、工作线程(PoolWorker):线程池中的线程,在没有任务需要处理时处于等待状态,可以循环的执行任务;
    3、任务接口(Task):每个任务必须实现的接口,以供工作线程调度任务的执行,它主要规定了任务的入口,任务执行完后的收尾工作,任务的执行状态等;
    4、任务队列(taskQueue):用于存放待处理的任务。提供一种缓冲机制。               

Java线程池

Java里面线程池的顶级接口是Executor,但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池,而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService

要配置一个线程池是比较复杂的,尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下,很有可能配置的线程池不是较优的,因此在Executors类里面提供了一些静态工厂,生成一些常用的线程池。

1.newSingleThreadExecutor

创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务队列规定的顺序(FIFO,LIFO,优先级)执行。


2.newFixedThreadPool

创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。

3.newCachedThreadPool

创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程,那么就会回收部分空闲(60秒不执行任务)的线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制,线程池大小完全依赖于操作系统(或者说JVM)能够创建的最大线程大小。

4.newScheduledThreadPool

创建一个大小固定的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。


线程安全集合


CyclicBarrier







### 如何导入或使用 `java.util.concurrent` #### 导入方式 对于 Java 开发者来说,`java.util.concurrent` 是标准库的一部分,因此不需要单独下载此。只需要确保使用的 JDK 版本支持并发工具类即可。 在编写代码时,在文件顶部通过 import 语句引入所需的类: ```java import java.util.concurrent.*; ``` 这行声明会一次性导入 `concurrent` 下所有的公共类、接口以及枚举类型[^1]。 #### 使用示例 下面是一个简单的例子展示如何创建线程池并提交任务执行: ```java public class ConcurrentExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 创建固定大小的线程池 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors()); // 提交多个任务给线程池处理 for (int i = 0; i < 10; ++i) { final int taskId = i; service.submit(() -> System.out.println("Executing task " + taskId)); } // 关闭线程池 service.shutdown(); // 等待所有任务完成 while (!service.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS)) {} } } ``` 上述代码片段展示了如何利用 `Executors` 类来快速构建不同类型的线程池,并向其提交可运行的任务实例[^2]。 #### 处理异常情况 当遇到诸如 `TimeoutException` 或 `RejectedExecutionException` 这样的异常时,应该仔细检查线程池配置参数是否合理,比如核心线程数 (`corePoolSize`) 和最大线程数 (`maximumPoolSize`) 的设置,还有阻塞队列容量等。如果发现有大量未被及时处理的任务堆积,则可能需要调整这些数值以适应实际应用场景的需求。
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