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Java线程池 ThreadPoolExecutor 详解

作者：​ 话唠扇贝​

这篇文章主要介绍了Java线程池 ThreadPoolExecutor，线程池包括线程集合、阻塞队列、拒绝策略处理器，更多相关内容需要的朋友可以参考一下

一 为什么要使用线程池

对于操作系统而言，创建一个线程的代价是十分昂贵的, 需要给它分配内存、列入调度，同时在线程切换时要执行内存换页，清空 CPU 缓存，切换回来时还要重新从内存中读取信息，破坏了数据的局部性。因此在并发编程中，当线程创建过多时，会影响程序性能，甚至引起程序崩溃。

而线程池属于池化管理模式，具有以下优点:

二 线程池原理详解

2.1 线程池核心组成

线程池包含 3 个核心部分：

2.2 Execute 原理

当一个新任务提交至线程池之后，线程池的处理流程如下： 

当 ThreadPoolExecutor 创建新线程时，通过 CAS 来更新线程池的状态 ctl。

三 线程池的使用

线程池的使用主要分为以下三个步骤： 

3.1 创建线程池

3.1.1 自定义线程池

线程池的真正实现类是 ThreadPoolExecutor，其构造方法有如下 4 种：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         threadFactory, defaultHandler);
}
 
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), handler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        maximumPoolSize <= 0 ||
        maximumPoolSize < corePoolSize ||
        keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

下面详细来看构造函数需要传入的重点参数：

3.1.2 功能线程池

除了调用 ThreadPoolExecutor 自定义线程池的方式，其实 Executors 也已经为我们封装好了 4 种常见的功能线程池，如下：

定长线程池（FixedThreadPool）

// 1. 创建定长线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为 3
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 2. 创建好 Runnable 类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task = new Runnable(){
  public void run() {
     ...//待执行的耗时任务
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
fixedThreadPool.execute(task);

定时线程池（ScheduledThreadPool）

// 1. 创建定时线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为 5
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
// 2. 创建好 Runnable 类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     ...//待执行的耗时任务
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
scheduledThreadPool.schedule(task, 1, TimeUnit.SECONDS); // 延迟 1s 后执行任务

可缓存线程池（CachedThreadPool）

// 1. 创建可缓存线程池对象
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
// 2. 创建好 Runnable 类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     ...//待执行的耗时任务
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
cachedThreadPool.execute(task);

单线程化线程池（SingleThreadExecutor）

// 1. 创建单线程化线程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
// 2. 创建好 Runnable 类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run() {
     ...//待执行的耗时任务
  }
};
// 3. 向线程池提交任务
singleThreadExecutor.execute(task);

3.1.3 功能线程池存在的问题

目前已不推荐使用功能线程池，而是通过自定义 ThreadPoolExecutor 的方式。因为直接使用功能线程池具有资源耗尽的风险。

3.2 向线程池提交任务

向线程池提交任务的流程非常简单，只需要向线程池的 execute 方法传入 Runnable 对象即可。

// 向线程池提交任务
threadPool.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        ... //待执行的任务
    }
});

3.3 关闭线程池

当线程池不再使用时，需要手动关闭以释放资源。线程池关闭的原理是：遍历线程池中的所有线程，然后逐个调用线程的 interrupt 方法来中断线程。一般通过调用以下两个方法：

3.4 自定义线程池需要考虑因素

使用 ThreadPoolExecutor 自定义线程池时，需要从任务的优先级，任务的执行时间长短，任务的性质(CPU 密集/ IO 密集)，任务的依赖关系这四个角度来分析。并且近可能地使用有界的工作队列。

性质不同的任务可用使用不同规模的线程池分开处理:

到此这篇关于Java线程池 ThreadPoolExecutor 详解的文章就介绍到这了,更多相关JavaThreadPoolExecutor内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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