JAVA 線程池

概述

  • JAVA 中線程創(chuàng)建和銷毀需要時(shí)間完域,如果創(chuàng)建和銷毀的時(shí)間比執(zhí)行時(shí)間還多就不劃算
  • 過(guò)多的線程占用系統(tǒng)內(nèi)存
  • 頻繁切換上下文影響系統(tǒng)性能

線程池原理

  • 線程池管理器
    用于創(chuàng)建并管理線程池,包含創(chuàng)建和銷毀線程池,添加新的任務(wù)。

  • 工作線程
    線程池中的線程,循環(huán)執(zhí)行任務(wù)遥椿,沒(méi)有任務(wù)時(shí)處理等待狀態(tài)

  • 任務(wù)接口
    每個(gè)任務(wù)必須實(shí)現(xiàn)的接口,以供工作線程調(diào)度任務(wù)的執(zhí)行继薛,主要規(guī)定的任務(wù)的入口修壕,任務(wù)執(zhí)行完后的收尾工作愈捅,任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)等

  • 任務(wù)隊(duì)列
    用于存放沒(méi)有處理的任務(wù)遏考,提供一種緩沖機(jī)制。

  • 執(zhí)行過(guò)程

    1. 是否達(dá)到核心線程數(shù)量蓝谨?沒(méi)達(dá)到灌具,創(chuàng)建一個(gè)工作線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)
    2. 任務(wù)隊(duì)列是否已滿?沒(méi)滿譬巫,則將新提交的任務(wù)存儲(chǔ)在任務(wù)隊(duì)列中
    3. 是否達(dá)到線程池最大數(shù)量咖楣?沒(méi)達(dá)到,創(chuàng)建新的工作線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)
    4. 最后執(zhí)行拒絕策略來(lái)處理這個(gè)任務(wù)
    image.png

線程池接口 API

類型 名稱 描述
接口 Executor 最上層的接口芦昔,定義了執(zhí)行任務(wù)的發(fā)放 execute
接口 ExcutorService 繼承了 Executor 接口诱贿,拓展了Callable,Future,關(guān)閉方法
接口 ScheduledExcutorService 繼承了 ExcutorService 接口,增加了定時(shí)任務(wù)相關(guān)方法
實(shí)現(xiàn)類 ThreadPoolExecutor 基礎(chǔ)咕缎,標(biāo)準(zhǔn)的線程實(shí)現(xiàn)類
實(shí)現(xiàn)類 ScheduledThreadPoolExecutor 繼承了 ThreadPoolExecutor 珠十,實(shí)現(xiàn)了ScheduledExcutorService 中定時(shí)任務(wù)相關(guān)方法

代碼實(shí)現(xiàn)

  • 線程池信息: 核心線程數(shù)量5,最大數(shù)量10凭豪,無(wú)界隊(duì)列

    結(jié)果: 線程池線程數(shù)量為:5,超出數(shù)量的任務(wù)焙蹭,存入隊(duì)列中等待被執(zhí)行

public class Demo8 {

    private void testCommon(ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor) throws Exception{
        for (int i=0; i<15; i++) {
            threadPoolExecutor.submit(new MyTask(i));
            System.out.println("任務(wù)提交成功 :" + i);
        }

        // 查看線程數(shù)量,查看隊(duì)列等待數(shù)量
        Thread.sleep(500L);
        System.out.println("當(dāng)前線程池線程數(shù)量為:" + threadPoolExecutor.getPoolSize());
        System.out.println("當(dāng)前線程池等待的數(shù)量為:" + threadPoolExecutor.getQueue().size());
        // 等待15秒嫂伞,查看線程數(shù)量和隊(duì)列數(shù)量(理論上孔厉,會(huì)被超出核心線程數(shù)量的線程自動(dòng)銷毀)
        Thread.sleep(15000L);
        System.out.println("當(dāng)前線程池線程數(shù)量為:" + threadPoolExecutor.getPoolSize());
        System.out.println("當(dāng)前線程池等待的數(shù)量為:" + threadPoolExecutor.getQueue().size());
    }

    private void threadPoolExecutorTest1() throws Exception{
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5,10,5,
                TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<Runnable>());

        testCommon(threadPoolExecutor);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        new Demo8().threadPoolExecutorTest1();
    }
}
  • 線程池信息: 核心線程數(shù)量5,最大數(shù)量10帖努,隊(duì)列大小3撰豺,超出核心線程數(shù)量的線程存活時(shí)間:5秒, 指定拒絕策略的

    結(jié)果: 5個(gè)線程直接分配任務(wù)開始執(zhí)行拼余,3個(gè)任務(wù)存入隊(duì)列污桦,隊(duì)列夠用,臨時(shí)加開5個(gè)線程(5秒沒(méi)活干就銷毀)姿搜,仍有2個(gè)任務(wù)沒(méi)有資源去執(zhí)行寡润,拒絕執(zhí)行捆憎。

private void threadPoolExecutorTest2() throws Exception{
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5,
                10,
                5,
                TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<Runnable>(3),
                new RejectedExecutionHandler() {
            @Override
            public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
                System.err.println("任務(wù)被拒絕");
            }
        });

        testCommon(threadPoolExecutor);
    }
  • 核心線程數(shù)量5,最大數(shù)量10梭纹,無(wú)界隊(duì)列

    結(jié)果:線程池線程數(shù)量為:5,超出數(shù)量的任務(wù)众辨,存入隊(duì)列中等待被執(zhí)行

private void threadPoolExecutorTest3() throws Exception{
        // 和Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)一樣的
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5,
                5,
                0L,
                TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingDeque<Runnable>());

        testCommon(threadPoolExecutor);
    }
  • 緩存線程池负蚊,適合任務(wù)大小無(wú)法預(yù)估的情況,線程池有就復(fù)用,沒(méi)有就加開浩考。

    結(jié)果:創(chuàng)建任務(wù)數(shù)相同的線程,執(zhí)行任務(wù)葛峻,60
    秒后如果沒(méi)有任務(wù)两波,所有線程銷毀

private void threadPoolExecutorTest4() throws Exception{
        // 相當(dāng)于 Executors.newCachedThreadPool();
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(0,
                Integer.MAX_VALUE,
                60L,
                TimeUnit.SECONDS,
                new SynchronousQueue<>());

        testCommon(threadPoolExecutor);

        Thread.sleep(60000L);
        System.out.println("60秒后,再看線程池中的數(shù)量:" + threadPoolExecutor.getPoolSize());
    }
  • 延時(shí)任務(wù)击儡,核心線程5個(gè)塔沃,最大數(shù)量Integer.MAX_VALUE,DelayedWorkQueue延時(shí)隊(duì)列阳谍,超出核心線程數(shù)量的線程存活時(shí)間:0秒

    結(jié)果:3秒執(zhí)行一次

 private void threadPoolExecutorTest5() throws Exception{
        // 和Executors.newScheduledThreadPool()一樣的
        ScheduledThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);
        threadPoolExecutor.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("任務(wù)被執(zhí)行,當(dāng)前時(shí)間為:" + System.currentTimeMillis());
            }
        },3000,TimeUnit.MILLISECONDS);

        System.out.println("定時(shí)任務(wù)執(zhí)行成功蛀柴,時(shí)間為:" + System.currentTimeMillis() + "當(dāng)前線程池中線程數(shù)量:" + threadPoolExecutor.getPoolSize());
    }
  • 周期執(zhí)行任務(wù),
    方式1: 任務(wù)執(zhí)行時(shí)間超出周期時(shí)間矫夯,立即執(zhí)行
    方式2: 任務(wù)執(zhí)行時(shí)間超出周期時(shí)間鸽疾,等待周期時(shí)間后執(zhí)行
 private void threadPoolExecutorTest6() throws Exception{
        ScheduledThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);
        // 效果1: 提交后,2秒后開始第一次執(zhí)行训貌,之后每間隔1秒制肮,固定執(zhí)行一次(如果發(fā)現(xiàn)上次執(zhí)行還未完畢,則等待完畢递沪,完畢后立刻執(zhí)行)豺鼻。
        // threadPoolExecutor.scheduleAtFixedRate()
        //效果2:提交后,2秒后開始第一次執(zhí)行区拳,之后每間隔1秒拘领,固定執(zhí)行一次(如果發(fā)現(xiàn)上次執(zhí)行還未完畢,則等待完畢樱调,等上一次執(zhí)行完畢后再開始計(jì)時(shí)约素,等待1秒)。
        threadPoolExecutor.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000L);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任務(wù)被執(zhí)行,當(dāng)前時(shí)間為:" + System.currentTimeMillis());
            }
        },2000,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
  • 線程終止
    shutdown方式 不接收新的任務(wù)提交笆凌,已提交任務(wù)會(huì)執(zhí)行完
    shutdownNow方式 所有任務(wù)終止
/**
     * 7圣猎、 終止線程:線程池信息: 核心線程數(shù)量5,最大數(shù)量10乞而,隊(duì)列大小3送悔,超出核心線程數(shù)量的線程存活時(shí)間:5秒, 指定拒絕策略的
     * 
     * @throws Exception
     */
    private void threadPoolExecutorTest7() throws Exception {
        // 創(chuàng)建一個(gè) 核心線程數(shù)量為5,最大數(shù)量為10,等待隊(duì)列最大是3 的線程池欠啤,也就是最大容納13個(gè)任務(wù)荚藻。
        // 默認(rèn)的策略是拋出RejectedExecutionException異常,java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 5, TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3), new RejectedExecutionHandler() {
                    @Override
                    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
                        System.err.println("有任務(wù)被拒絕執(zhí)行了");
                    }
                });
        // 測(cè)試: 提交15個(gè)執(zhí)行時(shí)間需要3秒的任務(wù)洁段,看超過(guò)大小的2個(gè)应狱,對(duì)應(yīng)的處理情況
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            int n = i;
            threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        System.out.println("開始執(zhí)行:" + n);
                        Thread.sleep(3000L);
                        System.err.println("執(zhí)行結(jié)束:" + n);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        System.out.println("異常:" + e.getMessage());
                    }
                }
            });
            System.out.println("任務(wù)提交成功 :" + i);
        }
        // 1秒后終止線程池
        Thread.sleep(1000L);
        threadPoolExecutor.shutdown();
        // 再次提交提示失敗
        threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("追加一個(gè)任務(wù)");
            }
        });
        // 結(jié)果分析
        // 1、 10個(gè)任務(wù)被執(zhí)行祠丝,3個(gè)任務(wù)進(jìn)入隊(duì)列等待疾呻,2個(gè)任務(wù)被拒絕執(zhí)行
        // 2、調(diào)用shutdown后写半,不接收新的任務(wù)岸蜗,等待13任務(wù)執(zhí)行結(jié)束
        // 3、 追加的任務(wù)在線程池關(guān)閉后叠蝇,無(wú)法再提交璃岳,會(huì)被拒絕執(zhí)行
    }
/**
     * 8、 立刻終止線程:線程池信息: 核心線程數(shù)量5蟆肆,最大數(shù)量10矾睦,隊(duì)列大小3,超出核心線程數(shù)量的線程存活時(shí)間:5秒炎功, 指定拒絕策略的
     * 
     * @throws Exception
     */
    private void threadPoolExecutorTest8() throws Exception {
        // 創(chuàng)建一個(gè) 核心線程數(shù)量為5,最大數(shù)量為10,等待隊(duì)列最大是3 的線程池缓溅,也就是最大容納13個(gè)任務(wù)蛇损。
        // 默認(rèn)的策略是拋出RejectedExecutionException異常,java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 5, TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3), new RejectedExecutionHandler() {
                    @Override
                    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
                        System.err.println("有任務(wù)被拒絕執(zhí)行了");
                    }
                });
        // 測(cè)試: 提交15個(gè)執(zhí)行時(shí)間需要3秒的任務(wù)坛怪,看超過(guò)大小的2個(gè)淤齐,對(duì)應(yīng)的處理情況
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            int n = i;
            threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        System.out.println("開始執(zhí)行:" + n);
                        Thread.sleep(3000L);
                        System.err.println("執(zhí)行結(jié)束:" + n);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        System.out.println("異常:" + e.getMessage());
                    }
                }
            });
            System.out.println("任務(wù)提交成功 :" + i);
        }
        // 1秒后終止線程池
        Thread.sleep(1000L);
        List<Runnable> shutdownNow = threadPoolExecutor.shutdownNow();
        // 再次提交提示失敗
        threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("追加一個(gè)任務(wù)");
            }
        });
        System.out.println("未結(jié)束的任務(wù)有:" + shutdownNow.size());

        // 結(jié)果分析
        // 1、 10個(gè)任務(wù)被執(zhí)行袜匿,3個(gè)任務(wù)進(jìn)入隊(duì)列等待更啄,2個(gè)任務(wù)被拒絕執(zhí)行
        // 2、調(diào)用shutdownnow后居灯,隊(duì)列中的3個(gè)線程不再執(zhí)行祭务,10個(gè)線程被終止
        // 3、 追加的任務(wù)在線程池關(guān)閉后怪嫌,無(wú)法再提交义锥,會(huì)被拒絕執(zhí)行
    }
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