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javathreadpool

发布时间:2023-07-29 10:31:11

‘壹’ 【java基础】线程池的原理是什么

什么是线程池?

总归为:池化技术 ---》数据库连接池 缓存架构 缓存池 线程池 内存池,连接池,这种思想演变成缓存架构技术---> JDK设计思想有千丝万缕的联系

首先我们从最核心的ThreadPoolExecutor类中的方法讲起,然后再讲述它的实现原理,接着给出了它的使用示例,最后讨论了一下如何合理配置线程池的大小。

Java 中的 ThreadPoolExecutor 类

java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor 类是线程池中最核心的一个类,因此如果要透彻地了解Java 中的线程池,必须先了解这个类。下面我们来看一下 ThreadPoolExecutor 类的具体实现源码

在 ThreadPoolExecutor 类中提供了四个构造方法:

‘贰’ 什么是java线程池

多线程是为了能够让计算机资源合理的分配,对于处理不同的任务创建不同的线程进行处理,但是计算机创建一个线程或者销毁一个线程所花费的也是比较昂贵的,有时候需要同时处理的事情比较多,就需要我们频繁的进行线程的创建和销毁,这样花费的时间也是比较多的。为了解决这一问题,我们就可以引用线程池的概念。
所谓线程池就是将线程集中管理起来,当需要线程的时候,可以从线程池中获取空闲的线程,这样可以减少线程的频繁创建与销毁,节省很大的时间和减少很多不必要的操作。
在java中提供了ThreadPoolExecutor类来进行线程的管理,这个类继承于AbstractExecutorService,而AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口,我们可以使用ThreadPoolExecutor来进行线程池的创建。
在ThreadPoolExecutor的构造方法中,有多个参数,可以配置不同的参数来进行优化。这个类的源码构造方法为:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)其中每个参数代表的意义分别为
corePoolSize : 线程池中的核心线程数量,当线程池中当前的线程数小于这个配置的时候,如果有一个新的任务到来,即使线程池中还存在空闲状态的线程,程序也会继续创建一个新的线程放进线程池当中
maximumPoolSize: 线程池中的线程最大数量
keepAliveTime:当线程池中的线程数量大于配置的核心线程数量(corePoolSize)的时候,如果当前有空闲的线程,则当这个空闲线程可以存在的时间,如果在keepAliveTime这个时间点内没有新的任务使用这个线程,那么这个线程将会结束,核心线程不会结束,但是如果配置了allowCoreThreadTimeOut = true,则当空闲时间超过keepAliveTime之后,线程也会被结束调,默认allowCoreThreadTimeOut = false,即表示默认情况下,核心线程会一直存在于线程池当中。
unit : 空闲线程保持连接时间(keepAliveTime)的时间单位
workQueue:阻塞的任务队列,用来保存等待需要执行的任务。
threadFactory :线程工厂,可以根据自己的需求去创建线程的对象,设置线程的名称,优先级等属性信息。
handler:当线程池中存在的线程数超过设置的最大值之后,新的任务就会被拒绝,可以自己定义一个拒绝的策略,当新任务被拒绝之后,就会使用hander方法进行处理。
在java中也提供了Executors工具类,在这个工具类中提供了多个创建线程池的静态方法,其中包含newCachedThreadPool、newFixedThreadPool、newScheledThreadPool、newSingleThreadExecutor等。但是他们每个方法都是创建了ThreadPoolExecutor对象,不同的是,每个对象的初始 参数值不一样;

‘叁’ java线程池(一) 简述线程池的几种使用方式

首先说明下java线程是如何实现线程重用的
1. 线程执行完一个Runnable的run()方法后,不会被杀死
2. 当线程被重用时,这个线程会进入新Runnable对象的run()方法12

java线程池由Executors提供的几种静态方法创建线程池。下面通过代码片段简单介绍下线程池的几种实现方式。后续会针对每个实现方式做详细的说明
newFixedThreadPool
创建一个固定大小的线程池
添加的任务达到线程池的容量之后开始加入任务队列开始线程重用总共开启线程个数跟指定容量相同。
@Test
public void newFixedThreadPool() throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
executorService = Executors.newFixedThreadPool(1, new ThreadFactoryBuilder().build());
RunThread run1 = new RunThread("run 1");
executorService.execute(run1);
executorService.shutdown();
}12345678

newSingleThreadExecutor
仅支持单线程顺序处理任务
@Test
public void newSingleThreadExecutor() throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(new ThreadFactoryBuilder().build());
executorService.execute(new RunThread("run 1"));
executorService.execute(new RunThread("run 2"));
executorService.shutdown();

}123456789

newCachedThreadPool
这种情况跟第一种的方式类似,不同的是这种情况线程池容量上线是Integer.MAX_VALUE 并且线程池开启缓存60s
@Test
public void newCachedThreadPool() throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService = Executors.newCachedThreadPool(new ThreadFactoryBuilder().build());
executorService.execute(new RunThread("run 1"));
executorService.execute(new RunThread("run 2"));
executorService.shutdown();

}123456789

newWorkStealingPool
支持给定的并行级别,并且可以使用多个队列来减少争用。
@Test
public void newWorkStealingPool() throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();
executorService = Executors.newWorkStealingPool(1);
RunThread run1 = new RunThread("run 1");
executorService.execute(run1);
executorService.shutdown();

}123456789

newScheledThreadPool
看到的现象和第一种相同,也是在线程池满之前是新建线程,然后开始进入任务队列,进行线程重用
支持定时周期执行任务(还没有看完)
@Test
public void newScheledThreadPool() throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newScheledThreadPool(1);
executorService = Executors.newScheledThreadPool(1, new ThreadFactoryBuilder().build());
executorService.execute(new RunThread("run 1"));
executorService.execute(new RunThread("run 2"));
executorService.shutdown();

}

‘肆’ java线程池怎么实现

要想理解清楚java线程池实现原理,明白下面几个问题就可以了:

(1):线程池存在哪些状态,这些状态之间是如何进行切换的呢?

(2):线程池的种类有哪些?

(3):创建线程池需要哪些参数,这些参数的具体含义是什么?

(4):将任务添加到线程池之后运行流程?

(5):线程池是怎么做到重用线程的呢?

(6):线程池的关闭

首先回答第一个问题:线程池存在哪些状态;

查看ThreadPoolExecutor源码便知晓:

[java]view plain

‘伍’ java线程池怎么实现的

线程池简介:

多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题,它可以显着减少处理器单元的闲置时间,增加处理器单元的吞吐能力。


假设一个服务器完成一项任务所需时间为:T1 创建线程时间,T2 在线程中执行任务的时间,T3 销毁线程时间。

如果:T1 + T3 远大于 T2,则可以采用线程池,以提高服务器性能。

一个线程池包括以下四个基本组成部分:

1、线程池管理器(ThreadPool):用于创建并管理线程池,包括 创建线程池,销毁线程池,添加新任务;

2、工作线程(PoolWorker):线程池中线程,在没有任务时处于等待状态,可以循环的执行任务;

3、任务接口(Task):每个任务必须实现的接口,以供工作线程调度任务的执行,它主要规定了任务的入口,任务执行完后的收尾工作,任务的执行状态等;

4、任务队列(taskQueue):用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。

线程池技术正是关注如何缩短或调整T1,T3时间的技术,从而提高服务器程序性能的。它把T1,T3分别安排在服务器程序的启动和结束的时间段或者一些空闲的时间段,这样在服务器程序处理客户请求时,不会有T1,T3的开销了。

线程池不仅调整T1,T3产生的时间段,而且它还显着减少了创建线程的数目,看一个例子:

假设一个服务器一天要处理50000个请求,并且每个请求需要一个单独的线程完成。在线程池中,线程数一般是固定的,所以产生线程总数不会超过线程池中线程的数目,而如果服务器不利用线程池来处理这些请求则线程总数为50000。一般线程池大小是远小于50000。所以利用线程池的服务器程序不会为了创建50000而在处理请求时浪费时间,从而提高效率。

代码实现中并没有实现任务接口,而是把Runnable对象加入到线程池管理器(ThreadPool),然后剩下的事情就由线程池管理器(ThreadPool)来完成了

packagemine.util.thread;

importjava.util.LinkedList;
importjava.util.List;

/**
*线程池类,线程管理器:创建线程,执行任务,销毁线程,获取线程基本信息
*/
publicfinalclassThreadPool{
//线程池中默认线程的个数为5
privatestaticintworker_num=5;
//工作线程
privateWorkThread[]workThrads;
//未处理的任务
_task=0;
//任务队列,作为一个缓冲,List线程不安全
privateList<Runnable>taskQueue=newLinkedList<Runnable>();
;

//创建具有默认线程个数的线程池
privateThreadPool(){
this(5);
}

//创建线程池,worker_num为线程池中工作线程的个数
privateThreadPool(intworker_num){
ThreadPool.worker_num=worker_num;
workThrads=newWorkThread[worker_num];
for(inti=0;i<worker_num;i++){
workThrads[i]=newWorkThread();
workThrads[i].start();//开启线程池中的线程
}
}

//单态模式,获得一个默认线程个数的线程池
(){
returngetThreadPool(ThreadPool.worker_num);
}

//单态模式,获得一个指定线程个数的线程池,worker_num(>0)为线程池中工作线程的个数
//worker_num<=0创建默认的工作线程个数
(intworker_num1){
if(worker_num1<=0)
worker_num1=ThreadPool.worker_num;
if(threadPool==null)
threadPool=newThreadPool(worker_num1);
returnthreadPool;
}

//执行任务,其实只是把任务加入任务队列,什么时候执行有线程池管理器觉定
publicvoidexecute(Runnabletask){
synchronized(taskQueue){
taskQueue.add(task);
taskQueue.notify();
}
}

//批量执行任务,其实只是把任务加入任务队列,什么时候执行有线程池管理器觉定
publicvoidexecute(Runnable[]task){
synchronized(taskQueue){
for(Runnablet:task)
taskQueue.add(t);
taskQueue.notify();
}
}

//批量执行任务,其实只是把任务加入任务队列,什么时候执行有线程池管理器觉定
publicvoidexecute(List<Runnable>task){
synchronized(taskQueue){
for(Runnablet:task)
taskQueue.add(t);
taskQueue.notify();
}
}

//销毁线程池,该方法保证在所有任务都完成的情况下才销毁所有线程,否则等待任务完成才销毁
publicvoiddestroy(){
while(!taskQueue.isEmpty()){//如果还有任务没执行完成,就先睡会吧
try{
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
//工作线程停止工作,且置为null
for(inti=0;i<worker_num;i++){
workThrads[i].stopWorker();
workThrads[i]=null;
}
threadPool=null;
taskQueue.clear();//清空任务队列
}

//返回工作线程的个数
publicintgetWorkThreadNumber(){
returnworker_num;
}

//返回已完成任务的个数,这里的已完成是只出了任务队列的任务个数,可能该任务并没有实际执行完成
(){
returnfinished_task;
}

//返回任务队列的长度,即还没处理的任务个数
publicintgetWaitTasknumber(){
returntaskQueue.size();
}

//覆盖toString方法,返回线程池信息:工作线程个数和已完成任务个数
@Override
publicStringtoString(){
return"WorkThreadnumber:"+worker_num+"finishedtasknumber:"
+finished_task+"waittasknumber:"+getWaitTasknumber();
}

/**
*内部类,工作线程
*/
{
//该工作线程是否有效,用于结束该工作线程
privatebooleanisRunning=true;

/*
*关键所在啊,如果任务队列不空,则取出任务执行,若任务队列空,则等待
*/
@Override
publicvoidrun(){
Runnabler=null;
while(isRunning){//注意,若线程无效则自然结束run方法,该线程就没用了
synchronized(taskQueue){
while(isRunning&&taskQueue.isEmpty()){//队列为空
try{
taskQueue.wait(20);
}catch(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
if(!taskQueue.isEmpty())
r=taskQueue.remove(0);//取出任务
}
if(r!=null){
r.run();//执行任务
}
finished_task++;
r=null;
}
}

//停止工作,让该线程自然执行完run方法,自然结束
publicvoidstopWorker(){
isRunning=false;
}
}
}

‘陆’ Java线程池

java常用的线程池有三种:
1.
newFixedThreadPool
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)创建一个可重用固定线程数的线程池,以共享的无界队列方式来运行这些线程。在任意点,在大多数 nThreads 线程会处于处理任务的活动状态。如果在所有线程处于活动状态时提交附加任务,则在有可用线程之前,附加任务将在队列中等待。如果在关闭前的执行期间由于失败而导致任何线程终止,那么一个新线程将代替它执行后续的任务(如果需要)。在某个线程被显式地关闭之前,池中的线程将一直存在。

参数:
nThreads - 池中的线程数
返回:
新创建的线程池
抛出:
IllegalArgumentException - 如果 nThreads <= 0

2.
newSingleThreadExecutor
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()创建一个使用单个 worker 线程的 Executor,以无界队列方式来运行该线程。(注意,如果因为在关闭前的执行期间出现失败而终止了此单个线程,那么如果需要,一个新线程将代替它执行后续的任务)。可保证顺序地执行各个任务,并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的。与其他等效的 newFixedThreadPool(1) 不同,可保证无需重新配置此方法所返回的执行程序即可使用其他的线程。

返回:
新创建的单线程 Executor

3.
newCachedThreadPool
public static ExecutorService newCachedThreadPool()创建一个可根据需要创建新线程的线程池,但是在以前构造的线程可用时将重用它们。对于执行很多短期异步任务的程序而言,这些线程池通常可提高程序性能。调用 execute 将重用以前构造的线程(如果线程可用)。如果现有线程没有可用的,则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。因此,长时间保持空闲的线程池不会使用任何资源。注意,可以使用 ThreadPoolExecutor 构造方法创建具有类似属性但细节不同(例如超时参数)的线程池。

返回:
新创建的线程池

‘柒’ Java实现通用线程池

线程池通俗的描述就是预先创建若干空闲线程 等到需要用多线程去处理事务的时候去唤醒某些空闲线程执行处理任务 这样就省去了频繁创建线程的时间 因为频 繁创建线程是要耗费大量的CPU资源的 如果一个应用程序需要频繁地处理大量并发事务 不断的创建销毁线程往往会大大地降低系统的效率 这时候线程池就派 上用场了

本文旨在使用Java语言编写一个通用的线程池 当需要使用线程池处理事务时 只需按照指定规范封装好事务处理对象 然后用已有的线程池对象去自动选择空 闲线程自动调用事务处理对象即可 并实现线程池的动态修改(修改当前线程数 最大线程数等) 下面是实现代码

//ThreadTask java

package polarman threadpool;

/** *//**

*线程任务

* @author ryang

*

*/

public interface ThreadTask {

public void run();

}

//PooledThread java

package polarman threadpool;

import java util Collection; import java util Vector;

/** *//**

*接受线程池管理的线程

* @author ryang

*

*/

public class PooledThread extends Thread {

protected Vector tasks = new Vector();

protected boolean running = false;

protected boolean stopped = false;

protected boolean paused = false;

protected boolean killed = false;

private ThreadPool pool;

public PooledThread(ThreadPool pool) { this pool = pool;

}

public void putTask(ThreadTask task) { tasks add(task);

}

public void putTasks(ThreadTask[] tasks) { for(int i= ; i<tasks length; i++) this tasks add(tasks[i]);

}

public void putTasks(Collection tasks) { this tasks addAll(tasks);

}

protected ThreadTask popTask() { if(tasks size() > ) return (ThreadTask)tasks remove( );

else

return null;

}

public boolean isRunning() {

return running;

}

public void stopTasks() {

stopped = true;

}

public void stopTasksSync() {

stopTasks();

while(isRunning()) { try {

sleep( );

} catch (InterruptedException e) {

}

}

}

public void pauseTasks() {

paused = true;

}

public void pauseTasksSync() {

pauseTasks();

while(isRunning()) { try {

sleep( );

} catch (InterruptedException e) {

}

}

}

public void kill() { if(!running)

interrupt();

else

killed = true;

}

public void killSync() {

kill();

while(isAlive()) { try {

sleep( );

} catch (InterruptedException e) {

}

}

}

public synchronized void startTasks() {

running = true;

this notify();

}

public synchronized void run() { try { while(true) { if(!running || tasks size() == ) { pool notifyForIdleThread(); //System out println(Thread currentThread() getId() + : 空闲 ); this wait(); }else {

ThreadTask task;

while((task = popTask()) != null) { task run(); if(stopped) {

stopped = false;

if(tasks size() > ) { tasks clear(); System out println(Thread currentThread() getId() + : Tasks are stopped );

break;

}

}

if(paused) {

paused = false;

if(tasks size() > ) { System out println(Thread currentThread() getId() + : Tasks are paused );

break;

}

}

}

running = false;

}

if(killed) {

killed = false;

break;

}

}

}catch(InterruptedException e) {

return;

}

//System out println(Thread currentThread() getId() + : Killed );

}

}

//ThreadPool java

package polarman threadpool;

import java util Collection; import java util Iterator; import java util Vector;

/** *//**

*线程池

* @author ryang

*

*/

public class ThreadPool {

protected int maxPoolSize;

protected int initPoolSize;

protected Vector threads = new Vector();

protected boolean initialized = false;

protected boolean hasIdleThread = false;

public ThreadPool(int maxPoolSize int initPoolSize) { this maxPoolSize = maxPoolSize; this initPoolSize = initPoolSize;

}

public void init() {

initialized = true;

for(int i= ; i<initPoolSize; i++) {

PooledThread thread = new PooledThread(this);

thread start(); threads add(thread);

}

//System out println( 线程池初始化结束 线程数= + threads size() + 最大线程数= + maxPoolSize);

}

public void setMaxPoolSize(int maxPoolSize) { //System out println( 重设最大线程数 最大线程数= + maxPoolSize); this maxPoolSize = maxPoolSize;

if(maxPoolSize < getPoolSize())

setPoolSize(maxPoolSize);

}

/** *//**

*重设当前线程数

* 若需杀掉某线程 线程不会立刻杀掉 而会等到线程中的事务处理完成* 但此方法会立刻从线程池中移除该线程 不会等待事务处理结束

* @param size

*/

public void setPoolSize(int size) { if(!initialized) {

initPoolSize = size;

return;

}else if(size > getPoolSize()) { for(int i=getPoolSize(); i<size && i<maxPoolSize; i++) {

PooledThread thread = new PooledThread(this);

thread start(); threads add(thread);

}

}else if(size < getPoolSize()) { while(getPoolSize() > size) { PooledThread th = (PooledThread)threads remove( ); th kill();

}

}

//System out println( 重设线程数 线程数= + threads size());

}

public int getPoolSize() { return threads size();

}

protected void notifyForIdleThread() {

hasIdleThread = true;

}

protected boolean waitForIdleThread() {

hasIdleThread = false;

while(!hasIdleThread && getPoolSize() >= maxPoolSize) { try { Thread sleep( ); } catch (InterruptedException e) {

return false;

}

}

return true;

}

public synchronized PooledThread getIdleThread() { while(true) { for(Iterator itr=erator(); itr hasNext();) { PooledThread th = (PooledThread)itr next(); if(!th isRunning())

return th;

}

if(getPoolSize() < maxPoolSize) {

PooledThread thread = new PooledThread(this);

thread start(); threads add(thread);

return thread;

}

//System out println( 线程池已满 等待 );

if(waitForIdleThread() == false)

return null;

}

}

public void processTask(ThreadTask task) {

PooledThread th = getIdleThread();

if(th != null) { th putTask(task); th startTasks();

}

}

public void processTasksInSingleThread(ThreadTask[] tasks) {

PooledThread th = getIdleThread();

if(th != null) { th putTasks(tasks); th startTasks();

}

}

public void processTasksInSingleThread(Collection tasks) {

PooledThread th = getIdleThread();

if(th != null) { th putTasks(tasks); th startTasks();

}

}

}

下面是线程池的测试程序

//ThreadPoolTest java

import java io BufferedReader; import java io IOException; import java io InputStreamReader;

import polarman threadpool ThreadPool; import polarman threadpool ThreadTask;

public class ThreadPoolTest {

public static void main(String[] args) { System out println( quit 退出 ); System out println( task A 启动任务A 时长为 秒 ); System out println( size 设置当前线程池大小为 ); System out println( max 设置线程池最大线程数为 ); System out println();

final ThreadPool pool = new ThreadPool( ); pool init();

Thread cmdThread = new Thread() { public void run() {

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System in));

while(true) { try { String line = reader readLine(); String words[] = line split( ); if(words[ ] equalsIgnoreCase( quit )) { System exit( ); }else if(words[ ] equalsIgnoreCase( size ) && words length >= ) { try { int size = Integer parseInt(words[ ]); pool setPoolSize(size); }catch(Exception e) {

}

}else if(words[ ] equalsIgnoreCase( max ) && words length >= ) { try { int max = Integer parseInt(words[ ]); pool setMaxPoolSize(max); }catch(Exception e) {

}

}else if(words[ ] equalsIgnoreCase( task ) && words length >= ) { try { int timelen = Integer parseInt(words[ ]); SimpleTask task = new SimpleTask(words[ ] timelen * ); pool processTask(task); }catch(Exception e) {

}

}

} catch (IOException e) { e printStackTrace();

}

}

}

};

cmdThread start();

/**//*

for(int i= ; i< ; i++){

SimpleTask task = new SimpleTask( Task + i (i+ )* ); pool processTask(task);

}*/

}

}

class SimpleTask implements ThreadTask {

private String taskName;

private int timeLen;

public SimpleTask(String taskName int timeLen) { this taskName = taskName; this timeLen = timeLen;

}

public void run() { System out println(Thread currentThread() getId() +

: START TASK + taskName + );

try { Thread sleep(timeLen); } catch (InterruptedException e) {

}

System out println(Thread currentThread() getId() +

: END TASK + taskName + );

}

}

使用此线程池相当简单 下面两行代码初始化线程池

ThreadPool pool = new ThreadPool( ); pool init();

要处理的任务实现ThreadTask 接口即可(如测试代码里的SimpleTask) 这个接口只有一个方法run()

两行代码即可调用

lishixin/Article/program/Java/hx/201311/27203

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