【2023】java多线程之线程池讲解汇总（包括代码举例）

超、凢脫俗 2023-10-13 10:39 5阅读 0赞

### 一、JAVA使用线程池主要的三个原因 ###

1.  创建/销毁线程需要消耗系统资源，线程池可以**复用创建的线程**。
2.  **控制并发的数量**。并发数量过多，可能导致资源消耗过多，从而造成服务器崩溃。（主要原因）
3.  **可以对线做统一管理。**

> 线程池的创建方式总共有7种，总体来说分为2类：
> 
> ***1. 通过 ThreadPoolExecutor 创建的线程池；***
> 
> ***2. 通过 Executors 创建的线程池。***

### 二、线程池创建方式： ###

*  Executors.newFixedThreadPool：创建⼀个固定⼤⼩的线程池，可控制并发的线程数，超出的线程会在队列中等待；
 *  Executors.newCachedThreadPool：创建⼀个可缓存的线程池，若线程数超过处理所需，缓存⼀段时间后会回收，若线程数不够，则新建线程；
 *  Executors.newSingleThreadExecutor：创建单个线程数的线程池，它可以保证先进先出的执⾏顺序；
 *  Executors.newScheduledThreadPool：创建⼀个可以执⾏延迟任务的线程池；
 *  Executors.newSingleThreadScheduledExecutor：创建⼀个单线程的可以执⾏延迟任务的线程池；
 *  Executors.newWorkStealingPool：创建⼀个抢占式执⾏的线程池（任务执⾏顺序不确定）【JDK1.8 添加】。
 *  ThreadPoolExecutor：最原始的创建线程池的⽅式，它包含了 7 个参数可供设置，后⾯会详细讲。

####  ####

> **添加任务的方式：**  
> \*使用submit可以执行有返回值的任务或者是无返回值的任务；而execute只能执行不带返回值的任务。 \*\*\*\*\*

#### 使用线程工厂创建线程： ####

![在这里插入图片描述][581b113f6f664ab3a097768a1b6e8639.png_pic_center]

> **提供的功能：**
> 
> *1. 设置（线程池中）线程的命名规则。*
> 
> *2. 设置线程的优先级。*
> 
> *3. 设置线程分组。*
> 
> *4. 设置线程类型（用户线程、守护线程）。*

### 三、创建线程池 ###

**1. 创建固定大小线程池**  
![在这里插入图片描述][c3de49abcbb74ce387e48ac670f7371b.png_pic_center]

**2. 创建可缓存的线程池，感觉线程任务数量创建**

1.  优点：在一定时间内可以重复使用这些线程，产生相应的线程池。
2.  缺点：适用于短时间有大量任务的场景，它的缺点是可能会占用很多的资源。  
    ![在这里插入图片描述][0af948371f564b7fa1c5aa15d6d942b5.png_pic_center]

**3. 创建延时定时任务线程池**  
3. **scheduleAtFixedRate 是以上⼀次任务的开始时间，作为下次定时任务的参考时间的（参考时间+延迟任务=任务执⾏）。**\*  
4. **scheduleWithFixedDelay 是以上⼀次任务的结束时间，作为下次定时任务的参考时间的。**\*  
5. schedule()：可以设置延时时间，定时执行；  
![在这里插入图片描述][22598a61dae44a649d2c59785c862248.png_pic_center]  
**4. 创建单线程线程池**  
![在这里插入图片描述][17c6acbaad4e4363a07476905f472bee.png_pic_center]  
5. 创建可抢占式线程池  
![在这里插入图片描述][c4ef41fa682744b0aaada2518289bcbf.png_pic_center]

**⭐6. 使用ThreadPoolExecutor创建**  
ThreadPoolExecutor参数说明：  
![在这里插入图片描述][b5bb80b065204f89b883739003f94a3b.png_pic_center]  
拒绝策略

*  JDK4种+1种自定义策略  
    ![在这里插入图片描述][f86adb208c7f4260804972ebddb1fd51.png_pic_center]  
    **具体代码**  
    ![在这里插入图片描述][7a188a2602f14f8f966c98e48c95cd18.png_pic_center]

> **执行流程**
> 
> 1.  线程总数量 < corePoolSize，无论线程是否空闲，都会新建一个核心线程执行任务（让核心线程数量快速达到corePoolSize，在核心线程数量 <  
>     corePoolSize时）。**注意，这一步需要获得全局锁。**
> 2.  线程总数量 >= corePoolSize时，新来的线程任务会进入任务队列中等待，然后空闲的核心线程会依次去缓存队列中取任务来执行（体现了**线程复用**）。
> 3.  当缓存队列满了，说明这个时候任务已经多到爆棚，需要一些“临时工”来执行这些任务了。于是会创建非核心线程去执行这个任务。**注意，这一步需要获得全局锁。**
> 4.  缓存队列满了， 且总线程数达到了maximumPoolSize，则会采取上面提到的拒绝策略进行处理。  
>     ![在这里插入图片描述][59a78e1425e245e59a6c1128e81b6985.png_pic_center]

### 阻塞队列 ###

我们假设一种场景，生产者一直生产资源，消费者一直消费资源，资源存储在一个缓冲池中，生产者将生产的资源存进缓冲池中，消费者从缓冲池中拿到资源进行消费，这就是大名鼎鼎的**生产者-消费者模式**。

该模式能够简化开发过程，一方面消除了生产者类与消费者类之间的代码依赖性，另一方面将生产数据的过程与使用数据的过程解耦简化负载。

我们自己coding实现这个模式的时候，因为需要让**多个线程操作共享变量**（即资源），所以很容易引发**线程安全问题**，造成**重复消费**和**死锁**，尤其是生产者和消费者存在多个的情况。另外，当缓冲池空了，我们需要阻塞消费者，唤醒生产者；当缓冲池满了，我们需要阻塞生产者，唤醒消费者，这些个**等待-唤醒**逻辑都需要自己实现。

> BlockingQueue是Java util.concurrent包下重要的数据结构，区别于普通的队列BlockingQueue提供了**线程安全的队列访问方式**，并发包下很多高级同步类的实现都是基于BlockingQueue实现的。

BlockingQueue一般用于生产者-消费者模式，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。**BlockingQueue就是存放元素的容器**。

阻塞队列提供了四组不同的方法用于插入、移除、检查元素：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法\处理方式</th> 
   <th>抛出异常</th> 
   <th>返回特殊值</th> 
   <th>一直阻塞</th> 
   <th>超时退出</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>插入方法</td> 
   <td>add(e)</td> 
   <td>offer(e)</td> 
   <td>put(e)</td> 
   <td>offer(e,time,unit)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>移除方法</td> 
   <td>remove()</td> 
   <td>poll()</td> 
   <td>take()</td> 
   <td>poll(time,unit)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>检查方法</td> 
   <td>element()</td> 
   <td>peek()</td> 
   <td>-</td> 
   <td>-</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 阻塞队列：**BlockingQueue workQueue** ####

*  维护着**等待执行的Runnable任务对象。**

1.  **LinkedBlockingQueue**
    
    1.  链式阻塞队列，底数据结构是链表，默认大小是Integer.MAX\_VALUE，也指定大小
2.  **ArrayBlockingQueue**
    
    1.  数组阻塞队列，底层数据结构是数组，需要指定队列的大小。
3.  **SynchronousQueue**
    
    1.  同步队列，内部容量为0，每个put操作必须等待一个take操作，反之亦然。
4.  **DelayQueue**
    
    1.  延迟队列，该队列中的元素只有当其指定的延迟时间到了，才能够从队列中获取到该元素。
5.  **PriorityBlockingQueue**
    
    1.  无界阻塞队列，优先级的判断通过构造函数传入的Compator对象来决定。

#### 阻塞队列的原理 ####

阻塞队列主要是利用了Lock锁的多条件（Condition）阻塞控制。

首先是构造器，除了初始化队列的大小和是否是公平锁之外，还对同一个锁（lock）初始化了两个监视器，分别是notEmpty和notFull。这两个监视器的作用目前可以简单理解为标记分组，当该线程是put操作时，给他加上监视器notFull,标记这个线程是一个生产者；当线程是take操作时，给他加上监视器notEmpty，标记这个线程是消费者。

[581b113f6f664ab3a097768a1b6e8639.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/581b113f6f664ab3a097768a1b6e8639.png#pic_center
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