Java之线程池

news2024/11/29 8:49:08

目录

一.上节复习

1.阻塞队列

二.线程池

1.什么是线程池

2.为什么要使用线程池

3.JDK中的线程池

三.工厂模式

1.工厂模式的目的

四.使用线程池

1.submit()方法

2.模拟两个阶段任务的执行

五.自定义一个线程池

 六.JDK提供线程池的详解

1.如何自定义一个线程池?

 2.创建线程池的构造方法的参数及含义

3.描述线程池的工作原理

4.拒绝策略

5.为什么不推荐使用系统自带的线程池

七.自定义线程池

1.自定义线程池

 2.拒绝策略测试

一.上节复习

上节内容指路:Java之阻塞队列和消息队列

1.阻塞队列

基于阻塞队列和生产者消费者模型可以实现消息队列

wait()和notify()使用的时机

虚假唤醒:把wait()的判断条件放在一个while循环里面,唤醒之后需要重新检查等待条件

二.线程池

1.什么是线程池

JDBC编程中,通过DataSource获取Connection就用到了池(数据库连接池)的概念                          数据库连接池中有一些已经建立了连接(输入完账号密码的状态)的connection

 当Java程序需要数据库连接时,只需要从数据库连接池中获取到一个空闲的连接进行使用

当Java程序使用完连接之后,就会将当前连接返还给数据库连接池

线程池里放的是线程本身,当程序启动时就创建若干个线程,如果有任务就处理,没有任务就阻塞等待.

2.为什么要使用线程池

为了减少系统创建线程的开销

如果我们不使用线程池,每一次使用创建线程,销毁线程(用户态到内核态),很浪费系统的资源,而且再多线程的环境下,我们一次使用可能是多个线程,多个一起创建很浪费系统的资源,大大减少了系统执行的效率.使用线程池,每一次到池中拿到一个线程,只需要涉及到用户态的操作.

3.JDK中的线程池

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，如果线程空闲60秒将收回并移出缓存
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

2. 创建一个操作无界队列且初始线程数为n的线程池
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);

无界队列: 指的是对队列中的元素个数不加限制,可能出现内存被消耗殆尽的情况

3. 创建一个操作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定期执行。
 ScheduledExecutorService singleThreadScheduledExecutor = 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定期执行。
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);

6. 创建一个指定大小（不传入参数，为当前机器CPU核心数）的线程池，并行地处理任务不保证处理顺序
ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();

三.工厂模式

1.工厂模式的目的

解决构造方法创建对象的缺陷

以下情况会发生问题,(id,name)和(age,name)会出现相同的参数列表不能够重载,因此不能同时书写这两个构造方法

 我们可以通过两个静态方法来进行创建

class Student {
    private int id;
    private int age;
    private String name;

    public static Student createByIdAndName(int id, String name) {
        Student student = new Student();
        student.setId(id);
        student.setName(name);
        return student;
    }

    public static Student createByAgeAndName(int age, String name) {
        Student student = new Student();
        student.setAge(age);
        student.setName(name);
        return student;
    }


    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

四.使用线程池

1.submit()方法

通过submit方法可以看出我们可以提交任务到线程池,线程池中提供线程进行执行任务.

2.模拟两个阶段任务的执行

public class Demo03_ThreadPoolUse {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建一个初始大小为3的线程池
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            int taskId = i;
            threadPool.submit(() -> {
                System.out.println("我是任务:" + taskId+","+Thread.currentThread().getName());

            });
        }

        //模拟线程等待一段时间
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        System.out.println("第二阶段开始");
        for (int i = 10; i < 20; ++i) {
            int taskId = i;
            threadPool.submit(() -> {
                System.out.println("我是任务:" + taskId+","+Thread.currentThread().getName());

            });
        }


    }
}

打印的内容:

注意:此时程序并没有结束,在等待其他任务提交到线程池进行执行

五.自定义一个线程池

1.可以提交任务到线程池,那么就需要一种数据结构来保存任务----可以考虑使用阻塞队列
2.创建线程池需要指定初始的线程数量,这些线程不断的扫描阻塞队列,如果有任务就立即执行.

可以考虑使用线程池对象的构造方法，接收要创建线程的数据并在构造方法中完成线程的创建

public class MyThreadPool {
    //定义一个阻塞队列来保存要执行的任务
    BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>(3);

    //提供一个方法,用来提交任务
    public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
        queue.put(runnable);
    }

    //构造方法完成线程的初始化
    public MyThreadPool(int capacity) {
        if (capacity <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("capacity is illegal");
        }
        //完成线程的创建,扫描队列,取出任务并执行
        for (int i = 0; i < capacity; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                while (true) {
                    //取出任务
                    try {
                        Runnable take = queue.take();
                        take.run();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }

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

测试自定义的线程池:

public class Demo04_MyThreadPool {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建一个初始大小为3的线程池
        MyThreadPool threadPool = new MyThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            int taskId = i;
            threadPool.submit(() -> {
                System.out.println("我是任务:" + taskId + "," + Thread.currentThread().getName());

            });
        }

        //模拟线程等待一段时间
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        System.out.println("第二阶段开始");
        for (int i = 10; i < 20; ++i) {
            int taskId = i;
            threadPool.submit(() -> {
                System.out.println("我是任务:" + taskId + "," + Thread.currentThread().getName());

            });
        }
    }
}

打印结果:

 六.JDK提供线程池的详解

1.如何自定义一个线程池?

通过工厂方法获得的线程池最终都是创建一个ThreadPoolExecutor对象

 2.创建线程池的构造方法的参数及含义

  1. int corePoolSize  核心线程数,创建线程是包含的最小线程数
  2. int maximumPoolSize  最大线程数,也叫临时线程数(核心线程数不够时,允许创建最大的线程数)
  3. long keepAliveTime  临时空闲时长,超过这个时间自动释放
  4. TimeUnit unit   空闲的时间单位,和keepAliveTime一起使用
  5. BlockingQueue<Runnable> workQueue 用来保存任务的阻塞队列
  6. ThreadFactory threadFactory  线程工厂,如何去创建线程
  7. RejectedExecutionHandler handler  拒绝策略,触发的时机,当线程池处理不了过多的任务

3.描述线程池的工作原理

即上面七个参数如何搭配使用

先来举一个现实中的例子帮助我们理解工作原理:饭店老板根据人流量安排桌子数(线程数)

1.饭店里面初始有五张桌子(核心线程数为5)

2.下午3点,人数少于5,5张桌子足够接待顾客(核心线程数大于任务数)

3.到了晚饭点,人数大于5,不够接待顾客,顾客需要拿号排队等待(向阻塞队列加入任务)

4.排号人数过多,老板在饭店门口临时加了10张桌子(创建10个临时线程)

5.在用餐高峰期,门口10张桌子全部用完,排号也特别多,就让新来的顾客下次再来(执行拒绝策略)

6.当人数减少,门口10张桌子空了下来,过了半小时还没人来,将10张桌子回收(临时线程达到空闲时常,回收临时线程)

  1. 当任务添加到线程池中时,先判断任务数是否大于核心线程数,如果不大于,直接执行任务
  2. 任务数大于核心线程数,则加入阻塞队列
  3. 当阻塞队列满了之后,会创建临时线程,会按照最大线程数,一次性创建到最大线程数
  4. 当阻塞队列满了并且临时线程也创建完成,再提交任务,就会执行拒绝策略.
  5. 当任务减少,临时线程达到空闲时长时,会被回收.

4.拒绝策略

AbortPolicy:直接拒绝任务的加入,并且抛出RejectedExecutionException异常

CallerRunsPolicy:返回给提交任务的线程执行

DiscardOldestPolicy:舍弃最老的任务

DiscardPolicy:舍弃最新的任务

根据自己的业务场景选择合适的拒绝策略

5.为什么不推荐使用系统自带的线程池

1.由于使用了无界队列,可能会有内存耗尽的风险

默认是长度最大的阻塞队列


2.临时线程数无法控,也可能会存在资源耗尽

七.自定义线程池

1.自定义线程池

public class Demo_05_Create {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建线程池并指定参数
        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 1, TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(10), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            int taskId = i;
            threadPool.submit(() -> {
                System.out.println("我是任务:" + taskId + "," + Thread.currentThread().getName());

            });
        }

        //模拟线程等待一段时间
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        System.out.println("第二阶段开始");
        for (int i = 10; i < 20; ++i) {
            int taskId = i;
            threadPool.submit(() -> {
                System.out.println("我是任务:" + taskId + "," + Thread.currentThread().getName());

            });
        }


    }
}

 2.拒绝策略测试

1.AbortPolicy

将阻塞队列的大小改为1,然后在执行方法

2.CallerRunsPolicy

返回给调用者main方法线程

3.DiscardOldestPolicy

抛弃了一部分的任务,老的

4.DiscardPolicy

抛弃了一部分的任务,新的

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