【JavaEE】——线程池大总结

news2024/9/28 14:46:17

阿华代码，不是逆风，就是我疯，

你们的点赞收藏是我前进最大的动力！！希望本文内容能够帮助到你！

引入：问题引入

一：解决方案

1：方案一——协程/纤程

（1）本质

2：方案二——线程池

（1）本质

（2）优缺点

（3）解释高效的原因

二：ThreadPoolExecutor（标准库线程池）

1：Java库中找

2：构造方法

（1）核心线程数

（2）最大线程数

（3）保持存活时间

（4）时间单位

（5）工作任务

（6）线程工厂

①工厂模式

（7）拒绝策略（面试高频）

①中止策略

②甩锅策略

③喜新厌旧

④忠贞不渝

三：Executors（工厂类）

1：.newFixedThreadPool（可以设定固定线程数目）

2：submit添加任务

编辑3：线程池中线程数量问题

（1）前引

（2）线程任务的分类

①CPU密集型任务

②IO密集型任务

（3）分情况讨论

四：通过代码实现简单的线程池

1：思路

2：代码示例

引入：问题引入

在之前的学习中，我们了解到，为了降低频繁创建和销毁进程所带来的巨大开销，我们引入了轻量级进程的概念（线程）

现在若线程的数量进一步提升，那么线程的频繁创建和销毁所带来的资源消耗，我们也不能忽视了

所以我们进行优化，引入了“池”的概念：这里有许多种类的池，线程池，数据库连接池，进程池......（提前把需要用到的对象准备好，用完的对象也不要直接扔掉，放到池子中以便下次使用）

一：解决方案

1：方案一——协程/纤程

注：可以理解为轻量级线程

（1）本质

通过用户态代码进行调度，不靠系统内核的调度器调度（节省了调度的开销）

注：在java21中“虚拟线程”就是这个意思。

在用户代码中，协程是基于线程进行封装的。

go是比较早支持协程的，因为语法简单就火了

2：方案二——线程池

（1）本质

提前创建好线程，需要用的时候直接从池子里拿出来用，用完了也不要释放而是返还回池子中。

（2）优缺点

①优点：节省了创建和销毁线程带来的资源消耗，更高效

②缺点：占用了内存空间

（3）解释高效的原因

从线程池里获取线程，是在用户态代码中进行调度，是可控的，高效的

从操作系统中获取线程，是在系统内核中进行完成的，不可控，低效。

二：ThreadPoolExecutor（标准库线程池）

1：Java库中找

注：打开网站Overview (Java Platform SE 8 )，找到对应的包和class类

2：构造方法

我们直接看带有7个参数的构造方法

（1）核心线程数

int corePoolSize

core（核心）pool（池）siz（大小）

（2）最大线程数

int maximumPoolSize

核心线程可以理解为公司的正式员工，不能轻易裁掉；

普通线程可以理解为公司的实习生，裁掉比较容易

最大线程数 = 核心线程数 +普通线程数

（3）保持存活时间

long keepAliveTime

（4）时间单位

TimeUnit unit

单位：s，min，hour.......

普通线程能空闲的最大时间，超过空闲时间限制，就会被移除线程池

还是用上述例子举例，实习生不能说开就开，假定摸鱼时间限制为1个小时，只要实习生摸鱼的时间小于1个小时就不会被开，超过就被开

（5）工作任务

BlockingQueue<Runnable> workQueue

与定时器（上篇文章）相似，线程池可以持有多个任务

Runnable用来描述任务的主体

<>也可以写PriorityQueue优先级队列

（6）线程工厂

ThreadFactory threadFactory

①工厂模式

通过（“工厂类”）类里面的（不一定是静态的）方法，对方法内部的new对象进行构造，完成对象的初始化（相当于，给构造方法外面在套上一层方法——套娃“封装”）

（7）拒绝策略（面试高频）

RejectedExecutionHandler handler——

execution（执行）handler（操作者）

问题：试想，线程池中有一个阻塞队列，存放的线程数目已经达到最大荣达，这个时候还往里面存放，那么线程池会怎么办？

①中止策略

.AbortPolicy ——

如果硬要在加新任务的话，线程池：我吃柠檬，lz新旧任务都不干了，抛出异常

②甩锅策略

.CallerRunsPolicy——

线程池：让交代给我这个任务的人自己完成这个线程，我才不干

③喜新厌旧

.DiscardOldestPolicy——

discard（丢弃）

线程池抛弃池中呆的最久最老的一个线程，迎接新欢（喜新厌旧）

④忠贞不渝

.DiscardPolicy——

丢弃要新添加的任务，继续我行我素执行线程池中本来就有的任务

三：Executors（工厂类）

因为ThreadPoolExecutor使用起来较为复杂，所以标准库中就封装了一下，提供了Executors这个版本（工厂类，在内部把ThreadPoolExecutor创建好了，并且设置了不同的参数）

1：.newFixedThreadPool（可以设定固定线程数目）

2：submit添加任务

package thread;

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

public class ThreadDemon34 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(4);
        service.submit(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("执行线程池中第一个任务");
            }
        });

    }
}

返回值类型点进去

3：线程池中线程数量问题

（1）前引

我们知道，线程的运行效率，跟cpu的逻辑核心数直接相关，假设cpu的逻辑核心数为N，那线程的数量该是多少合适（2N？1.5N？N？..........）

（2）线程任务的分类

①CPU密集型任务

线程大部分时间都在CPU上运行，计算

②IO密集型任务

大部分时间都在等待IO（input，output）。例如：Scanner读取用户的输入

（3）分情况讨论

到底在线程池中添加多少线程数量合适呢？

如果线程多为CPU类型的，那线程数目尽量不要超过N

如果线程多为IO类型的，那线程数目就可以远远超过N

但是具体开发肯定是需要我们多次测试，通过观察系统资源消耗，来找出最合适的添加数目的。

四：通过代码实现简单的线程池

1：思路

大逻辑其实就是，把创建的任务提交上去，再把任务取出来，在run执行就可以了就是这么简单

我们用到的IDEA自带的顺序表，阻塞队列BlockingQueue都其实是一个工具罢了~~

2：代码示例

package thread;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: Hua YY
 * Date: 2024-09-27
 * Time: 16:48
 */


class MyThreadPoolExecutor{
    //2:创建一个顺序表来接收创建的线程
    private List<Thread> threadList = new ArrayList<>();
    //4创建一个容量合适的阻塞队列
    private BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue(1000);
    //1:通过一个循环，n的值，来控制产生的线程的数量
    public MyThreadPoolExecutor(int n){
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(()->{
                //6:把要做的任务从任务队列中不停地取出来，并且执行
                while(true){
                    try {
                        
                        //带有阻塞的take取出元素
                        Runnable runnable = queue.take();
                        runnable.run();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }

            });
            t.start();
            //3:
            threadList.add(t);
        }
    }
    //5:提交runnable到队列里面去
    public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
        queue.put(runnable);
    }
}
public class ThreadDemon35 {
    //大逻辑其实就是，把创建的任务提交上去，再把任务取出来，在run执行就可以了就是这么简单
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThreadPoolExecutor executor = new MyThreadPoolExecutor(4);
        for (int i = 0 ; i < 1000 ; i++){
            //变量捕获
            int n = i;
            executor.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("执行任务：" + n + "  " + "当前线程为：" + Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }
}