coding++:java 线程池概述

Java基础

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2020-6-13

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前言:

1):创建一个可缓存线程池

2):创建一个可重用固定个数的线程池,以共享的无界队列方式来运行这些线程。

3):创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行

4):创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

5):缓冲队列BlockingQueue 和 自定义线程池 ThreadPoolExecutor

线程池简介:

1、线程池的概念:

  线程池就是首先创建一些线程,它们的集合称为线程池。

  使用线程池可以很好地提高性能,线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程,程序将一个任务传给线程池,线程池就会启动一条线程来执行这个任务,执行结束以后,该线程并不会死亡,而是再次返回线程池中成为空闲状态,

  等待执行下一个任务。

2、线程池的工作机制:

  在线程池的编程模式下,任务是提交给整个线程池,而不是直接提交给某个线程,线程池在拿到任务后,就在内部寻找是否有空闲的线程,如果有,则将任务交给某个空闲的线程。

  一个线程同时只能执行一个任务,但可以同时向一个线程池提交多个任务。

3、使用线程池的原因:

        多线程运行时间,系统不断的启动和关闭新线程,成本非常高,会过渡消耗系统资源,以及过渡切换线程的危险,从而可能导致系统资源的崩溃。这时,线程池就是最好的选择了

4、使用new Thread()创建线程的弊端

  每次通过new Thread()创建对象性能不佳。

  线程缺乏统一管理,可能无限制新建线程,相互之间竞争,及可能占用过多系统资源导致死机或oom。

  缺乏更多功能,如定时执行、定期执行、线程中断。

5、使用线程池的好处

  重用存在的线程,减少对象创建、消亡的开销,提升性能。

  可有效控制最大并发线程数,提高系统资源的使用率,同时避免过多资源竞争,避免堵塞。

  提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

Java通过Executors提供四种线程池,分别为:

  newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。

  newFixedThreadPool 创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。

  newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。

  newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

示例代码(一):创建一个可缓存线程池

Executors.newCacheThreadPool():可缓存线程池,先查看池中有没有以前建立的线程,如果有,就直接使用。

如果没有,就建一个新的线程加入池中,缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务

package com.study.test;
 
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
 
public class ThreadPoolExecutorTest {
     public static void main(String[] args) {
         //创建一个可缓存线程池
         ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
         for (int i = 0; i < 10; i++) {
             try {
                 //sleep可明显看到使用的是线程池里面以前的线程,没有创建新的线程
                 Thread.sleep(1000);
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                 public void run() {
                     //打印正在执行的缓存线程信息
                     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被执行");
                 }
             });
         }
     }
}

输出结果:

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

线程池为无限大,当执行当前任务时上一个任务已经完成,会复用执行上一个任务的线程,而不用每次新建线程

示例代码(二):Executors.newFixedThreadPool(int n):创建一个可重用固定个数的线程池,以共享的无界队列方式来运行这些线程。

示例代码:

package com.study.test;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolExecutorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个可重用固定个数的线程池
        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        //打印正在执行的缓存线程信息
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被执行");
                        Thread.sleep(2000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }
}

输出结果:

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-2正在被执行

pool-1-thread-3正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-2正在被执行

pool-1-thread-3正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-2正在被执行

pool-1-thread-3正在被执行

pool-1-thread-1正在被执行

因为线程池大小为3,每个任务输出打印结果后sleep 2秒,所以每两秒打印3个结果。

定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

示例代码(三):Executors.newScheduledThreadPool(int n):创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行

延迟执行示例代码:

package com.study.test;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolExecutorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行——延迟执行
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        //延迟1秒执行
        scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("延迟1秒执行");
            }
        }, 1, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

输出结果:延迟1秒执行

定期执行示例代码:

package com.study.test;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolExecutorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行——定期执行
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        //延迟1秒后每3秒执行一次
        scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("延迟1秒后每3秒执行一次");
            }
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
    }
} 

输出结果:

延迟1秒后每3秒执行一次

延迟1秒后每3秒执行一次

示例代码(四):Executors.newSingleThreadExecutor():创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

示例代码: 

package com.study.test;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestThreadPoolExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个单线程化的线程池
        ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        //结果依次输出,相当于顺序执行各个任务
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被执行,打印的值是:"+index);
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }
}

输出结果:

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:0

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:1

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:2

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:3

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:4

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:5

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:6

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:7

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:8

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:9

缓冲队列BlockingQueue 和 自定义线程池 ThreadPoolExecutor

1、缓冲队列BlockingQueue简介:

          BlockingQueue是双缓冲队列。BlockingQueue内部使用两条队列,允许两个线程同时向队列一个存储,一个取出操作。在保证并发安全的同时,提高了队列的存取效率。

2、常用的几种BlockingQueue:

  ArrayBlockingQueue(int i):规定大小的BlockingQueue,其构造必须指定大小。其所含的对象是FIFO顺序排序的。

  LinkedBlockingQueue()或者(int i):大小不固定的BlockingQueue,若其构造时指定大小,生成的BlockingQueue有大小限制,不指定大小,其大小有Integer.MAX_VALUE来决定。其所含的对象是FIFO顺序排序的。

  PriorityBlockingQueue()或者(int i):类似于LinkedBlockingQueue,但是其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然顺序或者构造函数的Comparator决定。

  SynchronizedQueue():特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成。

3. 自定义线程池(ThreadPoolExecutor和BlockingQueue连用):

     自定义线程池,可以用ThreadPoolExecutor类创建,它有多个构造方法来创建线程池。

    常见的构造函数:ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)

示例代码:

package com.study.test;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class TempThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        // 打印正在执行的缓存线程信息
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在被执行");
        try {
            // sleep一秒保证3个任务在分别在3个线程上执行
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

public class TestThreadPoolExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建数组型缓冲等待队列
        BlockingQueue<Runnable> bq = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10);
        // ThreadPoolExecutor:创建自定义线程池,池中保存的线程数为3,允许最大的线程数为6
        ThreadPoolExecutor tpe = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 50, TimeUnit.MILLISECONDS, bq);

        // 创建3个任务
        Runnable t1 = new TempThread();
        Runnable t2 = new TempThread();
        Runnable t3 = new TempThread();// 3个任务在分别在3个线程上执行
        tpe.execute(t1);
        tpe.execute(t2);
        tpe.execute(t3);// 关闭自定义线程池
        tpe.shutdown();
    }
}

输出结果:

pool-1-thread-1正在被执行

pool-1-thread-2正在被执行

pool-1-thread-3正在被执行

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作者:coding++