Java线程池详解(为什么要有线程池、线程池的继承关系、线程池的底层原理、手工创建线程池、JDK内置的4大线程池)

最新推荐文章于 2025-06-21 09:00:00 发布

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#为什么要有线程池？ #线程池的继承关系 #线程池的底层原理 #手工创建线程池 #JDK内置的4大线程池

文章目录

1.为什么有线程池的出现？
2. 线程池的继承关系
3. 线程池的底层原理
4.线程池的创建与使用
5.JDK内置的4大线程池

1.为什么有线程池的出现？

我们之前已经了解了创建线程的三种方式：继承Thread类、实现Runnable接口，实现Callabe接口(该方法有返回值)java实现多线程的三种方式，可是既然已经有了创建线程的方式，为什么有线程池的出现呢？

假设每当一个请求到达就创建一个新的线程，为每个请求在创建和销毁线程上花费的时间和消耗的资源有可能比花在处理实际的用户需求的时间和资源还多。线程池通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁带来的损耗。在请求到达时线程已经存在，任务不需要等待线程创建就可以立即执行，程序响应更快。
大多数的实际场景是处理某一次请求的时间是非常短暂的，但是请求的数量巨大，如果我们为每一个请求都单独创建一个线程，那么物理机的所有资源基本上都被操作系统创建线程、切换线程状态，销毁线程这些操作所占用。使用线程池可以统一进行线程分配、调度和监控，并且，对操作系统中最大的线程数量是有限制的，使得操作系统不会因为线程数量过多而不稳定。

综上线程池的优点有：

降低资源消耗：通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁带来的消耗。
提高响应速度：当任务到达时，任务可以不需要等待线程创建就能立即执行。
提高线程的可管理性：使用线程池可以统一进行线程分配、调度和监控。

2. 线程池的继承关系

在这里插入图片描述

3. 线程池的底层原理

当一个Callable对象或者Runnable对象到达线程池时，执行策略如下：
第一步：首先判断核心池(corePool )是否已满
如果未满，不管此时有没有空闲线程，都创建新的线程执行任务；如果已满，再次查看线程池中是否有空闲线程，若有空闲线程，则将任务交给空闲线程执行，如果没有空闲线程，执行第二步
第二步: 判断阻塞队列（BlockingQueue）是否已满
如果阻塞队列没有满，将提交的任务存储到阻塞队列中等待核心池的调度，若阻塞队列已满，进入步骤三
第三步：判断当前线程池中的线程数是否已达到最大值maxiumSize
若已经达到最大值，将任务交给饱和策略处理，否则继续创建新线程等待执行此任务。

4.线程池的创建与使用

4.1 手工创建线程池

通过创建ThreadPoolExecutor：

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

corePoolSize: 核心池的大小
当任务提交到线程池时，线程池会创建一个新的线程来执行任务，即使核心池中有其它空闲线程也会创建新线程，一直到线程数达到核心池的大小为止
调用prestartAllCoreThreads()线程池会提前创建并启动所有的核心线程。

workQueue: 阻塞队列
1.ArrayBlockingQueue: 基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按照FIFO原则对元素进行排序
2. LinkedBlockingQueue：基于链表结构的阻塞队列，此队列按照FIFO排序元素，吞吐量高于ArrayBlockingQueue
3. SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。无界队列。每个插入操作必须等到另一个线程的移除操作，否则插入操作将一直处于阻塞状态，吞吐量比LinkedBlockingQueue高
4. PriorityBlockingQueue:具有优先级的无界阻塞队列

maximumPoolSize: 线程池的最大线程数量
线程池允许创建的最大线程数，如果队列已满并且创建的线程数小于此参数，则线程池会再创建新的线程执行任务，否则，采用饱和策略处理。如果阻塞队列选用的是无界队列SynchronousQueue，此参数将没有意义

keepAliveTime:线程保持活动时间
线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。若任务很多，并且每个任务执行的时间较短，可以调大此参数来提高线程的利用率

TimeUnit（keepAliveTime的时间单位）

RejectedExecutionHandler:饱和策略
当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，此时采用饱和策略来处理任务
默认的饱和策略是AbortPolicy JDK一共内置4个饱和策略

AbortPolicy：表示无法处理新任务抛出异常 JDK默认采用此策略
CallerRunsPolicy: 等待调用者线程空闲后执行任务。调用者线程：假设在线程A中创建线程池，线程A就是调用者线程
DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞对列中最近的一个任务并执行当前任务
DiscardPolicy:不处理，丢弃新任务也不报错

eg:手工创建一个线程池

   /**
         * 核心线程池的大小是：3
         * 线程池的最大数量：5
         * 空闲线程的存活时间：2000
         * 空闲线程的存活时间的单位：ms
         * 工作队列：基于链表结构的阻塞队列
         * 饱和策略：没有声明默认采用AbortPolicy （无法处理新任务抛出异常）
         */
        ExecutorService executorservice =
                new ThreadPoolExecutor(3,5,
                        2000,TimeUnit.MILLISECONDS,
                        new LinkedBlockingDeque<>());

4.2 向线程池提交任务

4.2.1 execute()方法

execute()方法用于提交不需要返回值的任务，无法判断任务是否被线程池执行成功。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java