目录
♫什么是线程池
♫线程池的优点
♫工厂模式
♫工厂模式的意义
♫线程池的使用
♫线程池常见的创建方法
♫ThreadPoolExecutor
♫实现一个线程池
♫什么是线程池
线程池是一种管理和复用线程的技术,它在应用程序启动时预先创建一组线程,并将它们存储在一个池中等待任务。当应用程序需要执行一个任务时,它从线程池中获取一个线程,将任务交给该线程执行,执行完成后该线程就会返回线程池等待下一个任务。
♫线程池的优点
线程池的优点是可以避免频繁地创建和销毁线程带来的性能开销,通过线程池获取线程和归还线程通过代码就能实现,相比于直接通过操作系统内核来获取和销毁线程来说开销要小很多。(就好比买饭时,可以自己去食堂买,也可以叫舍友帮你买。自己买目标明确,行为可控;而叫舍友买,舍友可能先去干其它事情再去买,整体行为是不可控的)此外,线程池还可以控制应用程序中的并发线程数,避免因线程过多而造成系统资源的浪费和线程调度的开销。
♫工厂模式
Java标准库提供了现成的线程池,我们可以直接使用:
//创建一个线程数目为10的线程池 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
获取线程池的操作不同于我们常用的通过 new 或取对象的实例,它是直接通过 Executors 类的静态方法构造出一个对象来(相当于把new操作隐藏在静态方法里)。像这样的方法就叫作工厂方法,提供该方法的类就叫作工厂类,此处代码就使用了工厂模式这一设计模式。
♫工厂模式的意义
工厂模式就是使用普通方法来代替构造方法创建对象,那直接通过构造方法来创建对象不好吗,为什么还要有工厂模式?
这是因为构造方法是通过重载来提供多个构造方法的,但重载中函数名必须相同,函数参数的类型或数目必须不同,这就导致我们不能提供两个参数和类型都相同的构造方法,而通过工厂模式就可以提供两个参数类型和个数都相同的构造方法:
//抽象产品类 interface Product { void operation(); } //具体产品类A class ProductA implements Product { public void operation() { System.out.println("ProductA operation."); } } //具体产品类B class ProductB implements Product { public void operation() { System.out.println("ProductB operation."); } } //工厂类 class Factory { public static Product createProduct(String productType) { if(productType.equals("A")) { return new ProductA(); } else if(productType.equals("B")) { return new ProductB(); } else { return null; } } } //客户端代码 public class Test { public static void main(String[] args) { Product product = Factory.createProduct("A"); product.operation(); product = Factory.createProduct("B"); product.operation(); } }
运行结果:
前面我们已经提供标准库创建了一个线程包含10个线程的线程池,接下来我们就来使用这个线程池。
♫线程池的使用
通过 submit 方法可以给线程池提供若干任务,这些任务被分配给线程池里的线程去执行:
public class Test { public static void main(String[] args) { //创建一个线程数目为10的线程池 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10); for (int i = 0; i < 100; i++) { int n = i; pool.submit(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(n); } }); } } }
运行结果:
注:
①.线程池里的线程是非守护线程,会阻止进程结束。可以看到,上面程序中主线程执行完,但整个进程仍未结束
②.其他线程里使用主线程里的变量涉及到变量捕获,而变量捕获只能捕获 final 修饰的变量或隐式 final 的变量,故 run() 里不能直接使用变量 i
③.任务不是平均分配给线程池里的线程,而是哪个线程执行完就接着执行
♫线程池常见的创建方法
Executors类有以下几种常见的静态方法可以创建线程池:
♪.newFixedThreadPool:执行要创建多少个线程
♪.newSingleThreadExecutor:线程池里只有一个线程
♪.newCachedThreadPool:线程数量是动态变化的,任务多了,就多搞几个线程,任务少了,就少搞几个线程
♪.newScheduledThreadPool:类似于定时器,也是让任务延迟执行,只不过不是用扫描线程执行,而是由线程池里的线程来执行
上述这些线程池本质上都是通过包装 ThreadPoolExecutor 来实现的,下面我们就来看看 ThreadPoolExecutor。
♫ThreadPoolExecutor
通过帮助手册查看 ThreadPoolExecutor 类的构造方法:
♪.corePoolSize:线程池的核心线程数,即最小保持活动状态的线程数。
♪.maximumPoolSize:线程池的最大线程数,即最多能创建多少个线程。
♪.keepAliveTime:空闲线程的存活时间,即如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize,那么多余的线程在空闲一定时间后将被销毁,直到线程池中的线程数重新达到 corePoolSize 为止。
♪.unit:keepAliveTime 的时间单位。
♪.workQueue:阻塞队列,用于保存等待执行的任务。线程池中的线程会从队列中取出任务并执行。
♪.threadFactory:线程工厂,用于创建新的线程。
♪.handler:拒绝策略,用于处理任务添加到线程池失败的情况。常见的拒绝策略有:
♩.AbortPolicy:如果队列满了,直接抛出异常
♩.CallerRunsPolicy:如果队列满了,让提交新任务的线程自己去执行该任务。
♩.DiscardOldestPolicy:如果队列满了,尝试将等待时间最长的任务从队列中取出,然后将该任务丢弃,再将新提交的任务加入队列中
♩.DiscardPolicy:如果队列满了,直接丢弃新任务,不做任何处理
了解了Java标准库里的线程池,接下来就来实现一个指定固定线程数的线程池。
♫实现一个线程池
通过submit添加任务,通过阻塞队列存储任务,在构造方法里创建指定数目的线程,每个线程都循环获取队列中的任务并执行该任务,直到队列为空:
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; public class MyThreadPool { //阻塞队列存放任务 private LinkedBlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>(); //注册任务 public void submit(Runnable runnable) { try { queue.put(runnable); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } //n表示线程数量 public MyThreadPool(int n) { //创建线程 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(); } } }); t.start(); } } }