线程池(ThreadPoolExecutor)

蔚落 2023-09-27 13:51 0阅读 0赞

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#### 文章目录 ####

*  一、线程池
 *   *  标准库提供的线程池
     *  ThreadPoolExecutor
     *  自定义线程池

## 一、线程池 ##

为什么要引入线程池?  
这个原因我们需要追溯到线程，我们线程存在的意义在于，使用进程进行并发编程太重了，所以引入了线程，因为线程又称为 “轻量级进程”,创建线程比创建进程更加有效，调度线程更加的高效。  
但当我们的并发程度的提高，我们线程应该不太满足我们的要求，线程显得也不是那么的轻，那么想要提升效率，有两个解决方案：

1.  引入"更轻量的线程",是存在这个东西的，那就是"协程/纤程",但是我们的java并没有引入这个概念，所以我们这个方案就泡汤了，相比之下Go语言在并发编程这一块就更香了，因为Go内置了协程。
2.  使用线程池，来降低创建和销毁线程的开销。

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肯定会有同学问，为什么引入线程池就会降低开销?  
首先我们创建线程和销毁线程是由操作系统内核来控制的，我们人为无法干涉。但是如果引入线程池，我们事先就可以将线程创建好放入"线程池"中，后面需要的时候，直接从池子中取，用完归还到池子中，这样就省去了频繁的创建和销毁线程的开销。

### 标准库提供的线程池 ###

JDK5.0开始，提供了代表线程池的接口: **ExecutorService**  
**如何得到线程池对象?**  
方式一: 使用Executors(线程池的工具类)调用方法，返回不同类型的线程池。  
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![在这里插入图片描述][be7a885caa6f49c79e3bf9a9985b9c97.png]

我们可以发现我们Executors线程池的工具类下面为我们提供了很多不同应用场景的线程池。  
细心的同学可以发现，我们这里并不是直接去new 一个线程池，而是调用Executors的一个方法返回一个对象。  
我们使用某个类的静态方法，直接构造出来一个对象(相当于我们的new操作隐藏在了方法里面)，我们称这样的方法为 “工厂方法“,提供这个工厂方法的类，称为"工厂类”，我们这种思想就是"工厂模式” 的一种 “设计模式”.我们后面会详细介绍。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Future&lt;?&gt; submit(Runnable task)</td> 
   <td>向线程池提交任务</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

public static void main(String[] args) {
        
            ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
            executorService.submit(new Runnable() {
        
                @Override
                public void run() {
        
                    System.out.println("使用线程池执行的第一个任务");
                }
            });
        }

![在这里插入图片描述][d580ba6c9f8f4312b64f85b3f5cd6ec1.png]  
我们可以发现我们创建了一个5个线程的线程池，我们提交了一个任务，并且顺利执行，我们可以发现我们执行完这个任务之后，程序并没有结束，因为我们的线程池再继续等待提交任务。  
![在这里插入图片描述][6d724fba946c4bcb887933cb589f8d60.png]  
当我们想多提交几个任务并且记录是第几个任务的时候，发现程序报错了。

![在这里插入图片描述][d4ea922c28bd4d91b12e8d59c36b774f.png]  
我们可以分析一下为什么我们的run方法中使用i变量会报错，因为我们的i是main方法的局部变量，而我们的run方法是属于Runnable，这个方法不是立马执行的(而是在线程池的队列中等待执行),因为有可能当我们执行到run方法的时候，循环已经执行完了,i已经被销毁了，所以我们这里的run方法无法使用i变量。  
![在这里插入图片描述][402518da7beb43a18e26729bd51d1a1c.png]  
因为有这种作用域的差异，我们需要重新一个一个变量去记录下这个i，这个操作也称为变量捕获，也就是给run方法的栈上拷贝一份i(简单地说就是在定义run方法的时候，偷偷的把i记住，在后续执行run方法的时候，创建一个i的局部变量，并且把记录的这个值赋值过去).  
在JDK1.8之前，我们变量捕获只能捕获final修饰的变量，也就是我们定义j时必须定义为final修饰。  
在JDK1.8开始，我们的变量捕获不一定需要final修饰，只需要保证代码中没有修改过该变量即可。  
这也就是为啥i不能捕获，因为i存在修改，而我们的j不存在修改。

public static void main(String[] args) {
        
            ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
                int j = i;
                executorService.submit(new Runnable() {
        
                    @Override
                    public void run() {
        
                        System.out.println("线程池执行的第: " + j + "个任务");
                    }
                });
            }
        }

![在这里插入图片描述][7bda805483bc405bb5610fff6f1f7531.png]  
我们可以发现我们往线程池里放了20个任务，但因为我们的线程调度是随机的，所以我们这里的执行顺序不固定。  
我们的20个任务由这5个线程分配一下，按道理来说是一人执行4个，但这里由于线程的调度是随机的，抢占式执行，所以这里有的多一个少一个都是很正常的。

### ThreadPoolExecutor ###

方式二: 使用ExecutorService的实现类ThreadPoolExecutor自己创建一个线程池对象。  
![在这里插入图片描述][7ffecf695efe411a9bac6dd5a6617d25.png]  
![在这里插入图片描述][4543a11f800c4f31bc4b96a10deba6cc.png]  
我们在API文档中查看一下ThreadPoolExecutor的构造方法，我们可以发现有不同参数的构造方法，我们这里介绍参数最多参数的构造方法，这个构造方法覆盖了前面几个。  
![在这里插入图片描述][bd2e72b4f89f424fad27e8725ab5a54e.png]  
我们再来详细的介绍一下这几个参数  
1.corePoolSize(核心线程数)  
我们举几个生活中的例子，我们现在创建一家公司，corePoolSize就相当于几个合伙人  
2.maximumPoolSize(最大线程数)  
我们的公司肯定不只是合伙人，肯定还需要一些员工，这里合伙人加员工的数量最多为最大线程数  
3.keepAliveTime(最大存活时间)  
我们公司肯定有活员工才有存在的价值，最大存活时间就是多长时间没有活就辞退员工  
4.unit(时间单位)  
最大存活时间的时间单位  
5.BlockingQueue workQueue(任务队列)  
我们向线程池submit的任务，就放入这个任务队列  
6.ThreadFactory threadFactory(线程创建方式)  
指定我们的线程池以什么方法创建线程。  
7.RejectedExecutionHandler handler(拒绝策略)  
我们的任务队列是有大小的，既然有大小就有存满的一刻，当我们存满时。在存入元素，会发生什么，由我们的拒绝策略决定。  
这里我们举出这四种拒绝策略，以及做出的不同反应。  
![在这里插入图片描述][f9d768ed65034c60b4f563a081b7d2d8.png]

我们这里有两个比较重要的问题  
**1.临时线程什么时候创建?**  
当新任务提交时，发现核心线程都在忙，而且任务队列也满了，并且还可以创建临时线程，才会创建临时线程  
**2.什么时候会开始拒绝任务?**  
核心线程和临时线程都在忙，任务队列也满了，新的任务过来时，才会开始拒绝任务。

public static void main(String[] args) {
        
            //创建线程池对象
            ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(3,5,6, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(5),Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        }

这里我们简单创建一个线程池对象

### 自定义线程池 ###

我们的线程池主要有两个部分

1.  任务队列，存放我们提交的任务
2.  若干个工作线程，负责执行任务

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
    import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
    public class MyExecutorService {
        
        //任务队列
        private BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
    
        //submit方法，向任务队列提交任务
        public void submit(Runnable runnable) {
        
            try {
        
                queue.put(runnable);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
        //创建工作线程,指定线程池中线程数量为n
        public MyExecutorService(int n) {
        
            for (int i = 0; i < n; i++) {
        
                Thread t = new Thread(() -> {
        
                    while (true) {
        
                        try {
        
                            Runnable runnable = queue.take();
                            runnable.run();
                        } catch (InterruptedException e) {
        
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                });
            }
        }
    }

[332c2578f9fd4adca9d250ef12bf6501.gif_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/332c2578f9fd4adca9d250ef12bf6501.gif#pic_center
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