Java 线程池的使用及总结(ThreadPoolExecutor)

线程池是一种多线程处理形式,处理过程中将任务添加到队列,然后在创建线程后自动启动这些任务。当我们线程创建过多时,就有必要使用线程池,本文主要介绍Java 线程池的使用及总结(ThreadPoolExecutor)。

1、线程池的作用

1)通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗,可以降低资源消耗。

2)线程池中线程已经创建好,可以不需要等待创建立即执行,可以提高响应速度。

3)使用线程池可以进行统一的分配,调优和监控。可以控制线程总数。防止无限创建线程,导致系统资源消耗过大,降低系统的稳定性。

2、ThreadPoolExecutor线程池的使用

参数说明:

参数

描述

corePoolSize(必需)

核心线程数。默认情况下,

核心线程会一直存活,

但是当将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时,

核心线程也会超时回收。

maximumPoolSize(必需)

线程池所能容纳的最大线程数。

当活跃线程数达到该数值后,

后续的新任务将会阻塞。

keepAliveTime(必需)

线程闲置超时时长。如果超过该时长,

非核心线程就会被回收。

如果将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时,

核心线程也会超时回收。

unit(必需)

指定 keepAliveTime 参数的时间单位。

常用参数:

TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)、

TimeUnit.SECONDS(秒)、

TimeUnit.MINUTES(分)。

workQueue(必需)

任务队列。

通过线程池的 execute() 方法提交的 Runnable 对象将存储在该参数中。

其采用阻塞队列实现。

threadFactory(可选)

线程工厂:用于指定为线程池创建新线程的方式。

handler(可选)

拒绝策略:当达到最大线程数时需要执行的饱和策略

1)任务队列(workQueue)

任务队列是基于阻塞队列实现的,采用生产者消费者模式,需要实现 BlockingQueue 接口。Java提供了 7 种阻塞队列的实现:

任务队列

描述

ArrayBlockingQueue

一个由数组结构组成的有界阻塞队列

(数组结构可配合指针实现一个环形队列)。

LinkedBlockingQueue

一个由链表结构组成的有界阻塞队列,

在未指明容量时,

容量默认为 Integer.MAX_VALUE。

PriorityBlockingQueue

一个支持优先级排序的无界阻塞队列,

对元素没有要求,

可以实现 Comparable 接口,

也可以提供 Comparator 来对队列中的元素进行比较。

跟时间没有任何关系,仅仅是按照优先级取任务。

DelayQueue

类似于PriorityBlockingQueue,

是二叉堆实现的无界优先级阻塞队列。

要求元素都实现 Delayed 接口,

通过执行时延从队列中提取任务,

时间没到任务取不出来。

SynchronousQueue

一个不存储元素的阻塞队列,

消费者线程调用 take() 方法的时候就会发生阻塞,

直到有一个生产者线程生产了一个元素,

消费者线程就可以拿到这个元素并返回;

生产者线程调用 put() 方法的时候也会发生阻塞,

直到有一个消费者线程消费了一个元素,

生产者才会返回。

LinkedBlockingDeque

使用双向队列实现的有界双端阻塞队列。

双端意味着可以像普通队列一样 FIFO(先进先出),

也可以像栈一样 FILO(先进后出)。

LinkedTransferQueue

它是ConcurrentLinkedQueue、LinkedBlockingQueue

和 SynchronousQueue 的结合体,

但是把它用在 ThreadPoolExecutor 中,

和 LinkedBlockingQueue 行为一致,

但是是无界的阻塞队列。

2)拒绝策略(handler)

当线程池的线程数达到最大线程数时,需要执行拒绝策略。拒绝策略需要实现 RejectedExecutionHandler 接口, 实现rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) 方法, Executors中实现了 4 种拒绝策略:

策略

说明

AbortPolicy(默认)

丢弃任务并抛出 RejectedExecutionException 异常。

CallerRunsPolicy

由调用线程处理该任务。

DiscardPolicy

丢弃任务,但是不抛出异常。

可以配合这种模式进行自定义的处理方式。

DiscardOldestPolicy

丢弃队列最早的未处理任务,

然后重新尝试执行任务。

3)ThreadPoolExecutor的使用

import java.util.concurrent.*;
import java.util.Date; 
import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
 

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程池对象
        /**
         * 参数信息:
         * int corePoolSize     核心线程大小
         * int maximumPoolSize  线程池最大容量大小
         * long keepAliveTime   线程空闲时,线程存活的时间
         * TimeUnit unit        时间单位
         * BlockingQueue<Runnable> workQueue  任务队列。一个阻塞队列
         */
        ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(4, 4, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(10));
        //另一种写法
        //ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);
 
        //执行任务
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int index = i;
            pool.execute( ()-> {
              Date date=new Date();
              DateFormat dateFormat=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
              System.out.println("index = "+index+" 当前时间为:"+dateFormat.format(date));
            });
        }
        //关闭线程池
        pool.shutdown();
    }
}

注意:

如果使用有界队列,当队列饱和时并超过最大线程数时就会执行拒绝策略;而如果使用无界队列,因为任务队列永远都可以添加任务,所以设置 maximumPoolSize 没有任何意义。Executors 的 4 个功能线程池(FixedThreadPoolSingleThreadExecutorCachedThreadPoolScheduledThreadPool),使用起来比较方便,但还建议直接通过使用 ThreadPoolExecutor 的方式,此方法可以明确线程池的运行规则,规避资源耗尽的风险。

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