java线程池详解
在Java中，线程池是一种重要的多线程处理方式，通过管理和复用线程，提高应用程序的性能和响应速度，减少线程创建和销毁的开销，避免线程数量过多导致系统负载过高的问题。本文将详细介绍Java线程池的概念、核心参数、工作流程、常见类型、拒绝策略以及使用方法和优化建议。
一、线程池的概念
线程池就是线程的池子，用来管理和复用线程。它可以在应用程序中有效地管理线程的生命周期、调度和执行。线程池包含一组预先创建的线程，这些线程可以被动态分配给执行任务，从而避免了不断创建和销毁线程的开销。线程池通常用于执行大量的异步任务，提高多线程程序的性能和稳定性。
二、线程池的核心参数
线程池的核心参数包括：
- corePoolSize（核心线程数）：线程池中保持的最小线程数，即使线程是空闲的。这些线程在处理任务时不会被回收，除非设置了allowCoreThreadTimeOut(true)来允许核心线程在空闲时被回收。
- maximumPoolSize（最大线程数）：线程池允许的最大线程数，包括核心线程和非核心线程。当任务队列已满且活动线程数小于最大线程数时，会创建新的线程。
- keepAliveTime（线程空闲时间）：非核心线程的空闲时间超过这个值就会被回收。指定非核心线程空闲线程的最长存活时间。
- unit（时间单位）：用于指定keepAliveTime的时间单位，可以是TimeUnit.MILLISECONDS等。
- workQueue（任务队列）：用于保存等待执行的任务。选择合适的任务队列，例如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等，以满足需求。
- threadFactory（线程工厂）：用于创建新线程。通过线程工厂可以给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。
- handler（拒绝策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。还可以选择CallerRunsPolicy（用调用者所在线程来运行任务）、DiscardPolicy（丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃最老的任务，尝试重新提交新的任务）等策略，或者根据应用场景实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。
三、线程池的工作流程
线程池的工作流程如下：
- 当有新任务来时，将先使用核心线程执行。
- 当任务数达到核心线程数时，后续的任务会被放入任务队列中等待执行。
- 如果任务队列已满，且活动线程数小于最大线程数，会创建新的非核心线程来执行任务。
- 当任务数达到最大线程数时，线程池满了，如果有新的任务，将执行拒绝策略。
四、常见线程池类型
Java中常见的线程池类型包括：
- FixedThreadPool（固定大小线程池）：包含固定数量的线程，适用于需要限制并发线程数量的场景。
- CachedThreadPool（缓存线程池）：不固定线程数量，可以根据需要自动创建新线程，适用于短期异步任务。
- SingleThreadPool（单线程池）：只包含一个工作线程，保证所有任务按顺序执行，适用于需要保持任务顺序执行的场景。
- ScheduledThreadPool（定时线程池）：可以执行定时任务和周期性任务。
- WorkStealingPool（工作窃取线程池）：Java 8中引入的一种新类型的线程池，主要用于处理耗时任务，适用于需要大量并行任务、任务之间没有依赖关系的情况。
五、线程池的使用
Java提供了ThreadPoolExecutor类来实现线程池的管理。以下是使用ThreadPoolExecutor创建线程池并提交任务的示例代码：
import java.util.concurrent.*;
public class ThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程池
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
2, // 核心线程数
4, // 最大线程数
60, // 线程空闲时间
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()
);
// 向线程池提交任务
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int task = i;
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行第 " + (task + 1) + " 个任务");
}
});
}
// 关闭线程池
executor.shutdown();
}
}此外，Java还提供了Executors工厂类来方便地创建常见的线程池类型。以下是使用Executors创建固定大小线程池、缓存线程池、单线程池和定时线程池的示例代码：
import java.util.concurrent.*;
public class ExecutorsExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建固定大小线程池
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 创建缓存线程池
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
// 创建单线程池
ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
// 创建定时线程池
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);
// 向线程池提交任务（示例）
for (int i = 0; i < 3; i++) {
final int task = i;
fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行固定大小线程池中的第 " + (task + 1) + " 个任务");
}
});
cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行缓存线程池中的第 " + (task + 1) + " 个任务");
}
});
singleThreadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行单线程池中的第 " + (task + 1) + " 个任务");
}
});
}
// 定时任务示例
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("定时任务执行");
}
}, 2, TimeUnit.SECONDS);
// 关闭线程池（示例）
fixedThreadPool.shutdown();
cachedThreadPool.shutdown();
singleThreadPool.shutdown();
scheduledThreadPool.shutdown();
}
}六、线程池的拒绝策略
当线程池和队列都满了时，需要采取拒绝策略来处理新的任务。Java线程池支持多种拒绝策略，包括：
- AbortPolicy：直接抛出异常，防止系统崩溃。
- CallerRunsPolicy：在提交者线程中执行任务。
- DiscardPolicy：直接丢弃新任务。
- DiscardOldestPolicy：丢弃最老的任务，尝试重新提交新的任务。
选择合适的拒绝策略，可以避免任务丢失或者对系统造成过度负荷的影响。
七、线程池的优化建议
- 合理设置线程池大小：根据任务类型、执行时间和系统负载等因素来确定线程池大小。如果任务是I/O密集型，可以适当增加线程池大小；如果任务是计算密集型，可以适当减少线程池大小。
- 使用有界队列：无界队列可能会导致内存溢出，因此建议使用有界队列，并根据实际情况选择合适的拒绝策略。
- 动态调整线程池大小：通过调整keepAliveTime的值来动态调整线程池大小。例如，当任务量较少时，可以把keepAliveTime设置较长，让多余的线程等待更长时间以便对突发任务做出快速响应。
- 及时移除空闲线程：保持线程池中的空闲线程数量最小，可以减少系统资源开销。
- 避免线程池饥饿：线程池饥饿会导致任务一直处于排队状态，无法得到处理。可通过调整线程池大小、队列类型和拒绝策略等来避免线程池饥饿。
原文地址：https://blog.csdn.net/hs_1024/article/details/142782265
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