谷粒商城实战笔记-193~194-商城业务-多线程-线程池

文章目录

一，193-商城业务-异步-异步复习
- 1. 继承`Thread`类
- 2. 实现`Runnable`接口
- 3. 实现`Callable`接口结合`FutureTask`
- 4. 使用线程池
二，194-商城业务-异步-线程池详解
- 1，线程池七大参数
- 2，面试题
- 3，Executors能创建的4中线程池
- - FixedThreadPool
  - CachedThreadPool
  - SingleThreadExecutor
  - ScheduledThreadPoolExecutor

一，193-商城业务-异步-异步复习

Java中使用线程的4种方式包括：

继承Thread类
实现Runnable接口
实现Callable接口结合FutureTask使用
使用线程池。

1. 继承`Thread`类

继承Thread类并重写run方法来定义线程执行的任务。这种方式简单直观，但存在一些限制。

代码示例：

public class ThreadExample1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("ThreadExample1 is running.");
    }
}

// 使用
ThreadExample1 thread = new ThreadExample1();
thread.start();

问题：继承Thread类会强制要求类继承自Thread，这限制了类的继承结构，因为Java不支持多重继承。

2. 实现`Runnable`接口

通过实现Runnable接口，可以避免继承Thread类的限制，因为Java允许一个类实现多个接口。

代码示例：

public class RunnableExample1 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("RunnableExample1 is running.");
    }
}

// 使用
RunnableExample1 runnable = new RunnableExample1();
new Thread(runnable).start();

问题：与继承Thread类类似，这种方式不能获取线程执行的返回值，也不能很好地控制资源。

3. 实现`Callable`接口结合`FutureTask`

Callable接口允许任务有返回值，并且可以通过FutureTask来管理线程的生命周期和结果。

代码示例：

public class CallableExample1 implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() {
        return 100;
    }
}

// 使用
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new CallableExample1());
new Thread(futureTask).start();
try {
    Integer result = futureTask.get(); // 阻塞等待结果
    System.out.println("CallableExample1 returned: " + result);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
    e.printStackTrace();
}

问题：尽管这种方式可以获取返回值，但创建和管理线程的开销仍然存在。

4. 使用线程池

线程池提供了一种高效的方式来管理线程，它可以复用线程，减少创建和销毁线程的开销，同时可以控制并发级别。

代码示例：

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

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); // 创建线程池
        Runnable task = () -> System.out.println("Task is running in thread pool.");
        executorService.submit(task); // 提交任务到线程池

        // 执行完毕后关闭线程池
        executorService.shutdown();
    }
}

优势：

资源控制：线程池可以控制并发线程的数量，有效管理资源。
性能稳定：通过复用线程，减少了线程创建和销毁的开销，提高了性能。
易于管理：线程池提供了统一的接口来提交和管理任务，简化了代码。

在实际开发中，推荐使用线程池来执行多线程任务，因为它提供了更好的资源管理和性能优势。

前三种方式虽然在某些简单场景下可以使用，但在需要高效资源管理和复杂任务调度的现代应用程序中，它们往往不够灵活和高效。

二，194-商城业务-异步-线程池详解

1，线程池七大参数

线程池（ThreadPoolExecutor）是Java并发编程中用于管理线程的一个核心组件。它允许你复用线程，从而减少因频繁创建和销毁线程而带来的开销。以下是线程池的七个主要参数，这些参数在创建线程池时可以进行配置：

corePoolSize：线程池的基本大小，即在没有任务执行时，线程池中保留的线程数量。如果允许核心线程超时（通过设置allowCoreThreadTimeOut为true），则即使线程池中的线程是空闲的，它们也会在一定时间后终止。
maximumPoolSize：线程池中允许的最大线程数。如果任务队列满了，线程池会尝试创建新的线程，直到达到这个数目。
keepAliveTime：当线程池中的线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程能等待新任务的最长时间。如果在这个时间内没有新任务到达，这些线程将被终止。
unit：keepAliveTime参数的时间单位，常见的时间单位有TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MILLISECONDS等。
workQueue：一个阻塞队列，用于存储等待执行的任务。这个队列只保存通过execute(Runnable)方法提交的Runnable任务。
threadFactory：一个线程工厂，用于创建新线程。通过自定义线程工厂，你可以对线程的创建过程进行控制，例如设置线程的名称、优先级等。
handler：当线程池饱和（即线程数量达到maximumPoolSize且任务队列已满）时，使用的饱和策略。饱和策略定义了如何处理无法立即执行的任务，常见的饱和策略有：
- ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException来拒绝新任务的处理。
- ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：调用执行任务的线程（提交任务的线程）来运行当前任务。
- ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：直接丢弃无法处理的任务。
- ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃任务队列中最老的任务，然后尝试再次提交当前任务。

这些参数共同定义了线程池的行为和性能。正确地配置这些参数对于优化应用程序的并发性能至关重要。例如，如果corePoolSize和maximumPoolSize设置得太高，可能会导致资源竞争和上下文切换的开销；如果设置得太低，则可能无法充分利用多核处理器的优势。同样，workQueue的选择也会影响线程池的吞吐量和延迟特性。

2，面试题

下面是一个面试题。
在这里插入图片描述

当有100个并发请求进入线程池时，线程池会按照以下步骤进行操作：

首先，线程池会尝试使用其核心线程来处理请求。由于核心线程数为7，所以线程池会立即启动7个线程来处理这7个请求。
如果还有更多请求进来，并且核心线程都在忙于处理其他请求，那么这些额外的请求会被放入队列中等待处理。由于队列容量为50，所以最多可以存放50个请求。
当队列也满了后，线程池会尝试创建新的非核心线程来处理请求。由于最大线程数为20，所以最多可以创建13个非核心线程。
如果此时仍然有请求进来，并且所有的线程都在忙于处理其他请求，那么线程池可能会选择拒绝这些请求。具体的行为取决于线程池的饱和策略。

3，Executors能创建的4中线程池

在实际开发过程中，一般用Executors创建线程池，Executors相当于一个工厂类，创建各种各样的线程池对象。

FixedThreadPool:
- 类型：固定大小的线程池。
- 特点：线程池中的线程数量是固定的。当一个线程完成任务后，它会从队列中获取新的任务来执行。这种线程池能够保证程序的资源占用相对稳定。
- 用途：适用于需要控制线程数量的场景，如后台任务处理、定时任务等。
CachedThreadPool:
- 类型：可缓存的线程池。
- 特点：线程池的大小没有限制，可以根据需要动态地调整线程的数量。空闲的线程会在一段时间后自动终止。
- 用途：适用于执行大量短小的任务，如网络I/O操作、计算密集型任务等。
SingleThreadExecutor:
- 类型：单线程的线程池。
- 特点：线程池只有一个线程，确保所有任务按照指定顺序执行。
- 用途：适用于需要保证任务顺序执行的场景，例如数据更新、文件写入等。
ScheduledThreadPoolExecutor:
- 类型：支持定时任务的线程池。
- 特点：线程池可以调度任务以定期或延迟的方式执行。
- 用途：适用于需要定期执行任务或延时执行任务的场景，如计划任务、周期性检查等。

下面是这四种线程池的具体实现方式：

FixedThreadPool

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(nThreads);

CachedThreadPool

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

SingleThreadExecutor

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(nThreads);

其中，nThreads 表示线程池中的线程数量。对于 newFixedThreadPool 和 newScheduledThreadPool，这个值是必需的，而对于 newSingleThreadExecutor 和 newCachedThreadPool，则不需要指定线程数量。