【Java多线程】对线程池的理解并模拟实现线程池

系统管理员 2024-04-20 11:49 101阅读 0赞

**目录**

1、池

1.1、线程池

2、ThreadPoolExecutor 线程池类

3、Executors 工厂类

4、模拟实现线程池

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## 1、池 ##

“池”这个概念见到非常多，例如常量池、数据库连接池、线程池、进程池、内存池。

> **所谓“池”的概念就是：****（提高效率）**  
> 1、提前把要用的对象准备好  
> 2、用完的对象也不立即释放，留着以备下次使用。  
> **从而大大降低了线程频繁地创建销毁造成的开销。**

### 1.1、线程池 ###

> 线程池也是如此，提前把要使用的线程，在线程池中准备好，等到需要用时就从池子里取
> 
> 出，用完之后再归还给池子。
> 
> **（其中取出和归还操作都是属于纯用户态代码，这就比内核操作更快，更可控）**

**上面提到了用户态，什么是用户态呢？**

设想一个场景，你在银行柜台办理业务，该业务需要用到身份证复印件，此时有两种选择：一种是柜员拿着你的身份证帮你去复印，一种是你自己去复印。

显然自己去复印这个操作更加可靠，并且可控一些。如果交给柜员去复印，天知道柜员拿了你的身份证后还去做了什么，因为柜员本身需要处理的事情不止有帮你复印身份证这一件事，可能在帮你复印身份证的路上去做了别的事情，你能做的就只有在柜台前等柜员回来，这种操作显然更加不可控。

**你自己去操作就相当于用户态，而柜员帮你操作就相当于是内核态**。

而类比到计算机上简单来说就是：

如果一个任务，是在用户程序上完成的，就属于**用户态**，此时更加的可控。

如果一个任务，是通过系统申请创建线程，需要由内核来完成，就属于**内核态**，此时更加不可控。

## 2、ThreadPoolExecutor 线程池类 ##

Java 在标准库中提供了 ThreadPoolExecutor 线程池类

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*  **corePoolSize**：核心线程数
 *  **maximumPoolSize**：最大线程数
 *  **keepAliveTime**：空闲时保持存活的时间（针对临时线程的）
 *  **unit**：存活时间的时间单位（s，min，ms，hour....）
 *  **workQueue**：阻塞队列，和定时器类似，线程池中也可以持有很多个任务
 *  **threadFactory**：线程工厂（这个类中的方法封装了 new Thread 的操作，同时给 Thread 设置了一些属性）
 *  **handler**：**拒绝策略**，当线程池中的阻塞队列满时，继续往队列中添加任务，此时线程池会执行什么样的操作就称为拒绝策略

**针对拒绝策略，又分为四种：**

1、继续添加任务直接拒绝接收并报错。**【直接报错，新旧任务都不干了】**

2、新的任务，由添加任务的线程负责执行。**【谁揽的活儿谁干】**

3、丢弃最旧的任务，新的添加进来。

4、丢弃新来的任务。

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## 3、Executors 工厂类 ##

ThreadPoolExecutor 本身用起来比较复杂，因此标准库还把 ThreadPoolExecutor 封装了一层，提供了另一个版本。

**即 Executors 工厂类，**通过这个类来创建出不同的线程池对象。

Executors 创建线程池的几种方式：

*  newFixedThreadPool: 创建固定线程数的线程池
 *  newCachedThreadPool: 创建线程数目动态增长的线程池.
 *  newSingleThreadExecutor: 创建只包含单个线程的线程池.
 *  newScheduledThreadPool: 设定 延迟时间后执行命令，或者定期执行命令. 是进阶版的 Timer.

public class ExecutorDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //将线程数设置为 10
            ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
            //使用 submit 方法向线程池中提交任务
            service.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello Executors");
                }
            });
        }
    }

**既然 ThreadPoolExecutor 和 Executors 都可以创建线程池，那么到底该用哪个呢？**

> 正常情况下直接使用 Executors 工厂类即可，当 Executors 工厂类提供的方法无法满足使用时，或者是想要高度定制化线程池时，才去使用 ThreadPoolExecutor。

## 4、模拟实现线程池 ##

这里模拟写一个固定线程数目的线程池，即模拟使用 newFixedThreadPool 创建的线程池。

分析要点：

1、首先需要提供构造方法，方法中指定创建多少个线程

2、在构造方法中，把这些线程都创建好

3、用一个阻塞队列，将要执行的任务保存起来

4、提供 submit 方法，用于添加新的任务到阻塞队列中

public class MyThreadPoolExecutor {
        // 保存线程的集合
        private List<Thread> threadList = new ArrayList<>();
        // 保存任务的阻塞队列
        private BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<>(1000);
    
        public MyThreadPoolExecutor(int n) {  //创建n个线程
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                Thread t = new Thread(() -> {
                    //这些线程需要做的就是不断从任务队列中取出任务并执行
                    while (true) {
                        try {
                            // take 带有阻塞功能，为空时自动阻塞
                            Runnable runnable = queue.take();
                            runnable.run();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            throw new RuntimeException(e);
                        }
                    }
                });
                //启动线程
                t.start();
                //将线程存入集合中，以备后续使用
                threadList.add(t);
            }
        }
    
        //submit 添加新的任务到队列中
        public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
            queue.put(runnable);
        }
    }

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