对多线程中线程池的理解

news2025/1/17 21:48:04

一.概念理解

何为线程池？

线程池的释义正如它的命名：专门用来存放线程的池子（集合类），也就是将线程存储于集合类，使用时从线程池中直接获取，使用结束后将线程放回集合类即可，这样就避免了线程频繁的创建和销毁。

为什么要使用线程池？

我们使用多线程的目的在于利用线程间的阻塞空隙，来提高效率。但是我们使多线程时不免创建多个线程，线程的创建虽然相比于进程的创建所用的开销要小很多，但是线程频繁的开启和销毁仍然会降低处理任务的效率，所以线程池应运而生。我们都知道，创建系统层面的线程需要JVM调用系统层面的API，通过系统创建PCB实现线程的创建，这是在系统中的内核态中完成的，而我们JAVA中实现的功能是在JAVA 层面的用户态中实现的，为了提高效率，我们尽量将工作安排在用户态中，而线程池也是基于这种思想下创建的。

好处：

降低资源消耗：减少线程的创建和销毁带来的性能开销。

提高响应速度：当任务来时可以直接使用，不用等待线程创建

可管理性：进行统一的分配，监控，避免大量的线程间因互相抢占系统资源导致的阻塞现象。

二.如何使用线程池？

   //1.用来处理大量短时间工作任务的线程池，如果池中没有可用的线程将创建新的线程，线程空闲60s则会被回收
        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        //2.创建一个无界队列且固定大小的线程池
        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //3.创建一个无界队列且只有一个工作线程的线程池
        ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        //4.创建一个单线程执行器，可以在给定时间后执行或者定期执行
        ScheduledExecutorService singleScheduleExecutor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
        //5.创建一个指定大小的线程池，可以在给定时间后执行或者是定期执行
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        //6.创建一个指定大小的线程池（不指定大小则为当前机器的cpu核心数），并行执行任务，不保证执行顺序
        ExecutorService workStealingPool = Executors.newWorkStealingPool();

JVM提供了6种默认的线程池，分别对应不同的应用场景，但是事实上我们很少用JVM提供的线程池，而是根据我们自己的业务场景创建自定义的线程池。为什么呢？一是因为系统提供的线程池难以满足我们的业务场景，二是当线程创建临时线程时，直接创建最大线程容量，因此在这种开辟策略下系统提供的默认线程池开销极大。

而JVM提供的线程池体现了通过提供不同的方法来获取不同的线程池，这便是工厂模式的体现，在这里关于工厂模式我们不做过多介绍，大家参考以下博客：https://blog.csdn.net/weixin_43757333/article/details/126294625

三.我们手动实现一个线程池

我们先说一下线程池的实现思路：①自定义实现MyThreadPool类，其中通过阻塞队列实现对任务的存储②通过submit()方法将任务提交至阻塞队列中③通过类中的构造方法将任务通过不同的线程取出并执行

代码如下：

public class MyThreadPool {
   BlockingQueue<Runnable>runnables=new LinkedBlockingQueue<>();//阻塞队列
   //创建提交任务的方法
   public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
       runnables.put(runnable);
   }
   //创建取出任务的方法（构造方法）
    public MyThreadPool(int num){
       //检查num的合法性
        if(num<=0){
            throw new RuntimeException("输入的数字不合法");
        }
        //循环进行不断创建线程
        for(int i=0;i<num;++i){
             Thread thread =new Thread(()->{
                 while (true){
                     try {
                         Runnable take = runnables.take();
                         take.run();
                     } catch (InterruptedException e) {
                         throw new RuntimeException(e);
                     }
                 }

             });
             thread.start();
        }
    }
}

四.创建系统自带的线程池