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java动态线程池

发布时间:2024-12-02 08:17:30

java面试之线程池参数设置

在Java中,提供多种线程池类型,以满足不同任务需求。常用类型包括:

缓存线程池(Executors.newCachedThreadPool):动态创建线程,根据任务数量调整大小。

定时线程池(Executors.newScheledThreadPool):按固定时间间隔或延迟执行任务。

固定线程池(Executors.newFixedThreadPool):维护固定数量线程,任务入队等待。

单线程线程池(Executors.newSingleThreadExecutor):包含一个线程,任务顺序执行。

工作窃取线程池(Executors.newWorkStealingPool):内部使用ForkJoinPool,适用于多线程并行操作。

这些线程池都是通过Executors类创建的,但推荐使用ThreadPoolExecutor自定义参数。关键参数包括:

核心线程数量(corePoolSize):线程池中保持的最少线程数。

最大线程数量(maximumPoolSize):线程池能容纳的最大线程数。

存活时间(keepAliveTime):线程闲置时间超过此值将被销毁。

存活时间单位(TimeUnit):keepAliveTime的时间单位。

阻塞队列(workQueue):保存待执行任务。

线程创建工厂(ThreadFactory):自定义线程属性。

饱和策略(RejectedExecutionHandler):队列满时,决定如何处理新任务。

配置参数时,考虑任务类型、CPU核数等,有经验值、最佳线程数算法等方法。经验值法考虑任务密集度,IO密集型设置为2N,CPU密集型设置为N+1;最佳线程数算法则综合任务等待与执行时间。Java并发编程实践与Java虚拟机提供不同计算方法,旨在优化线程池性能。

实际应用中,需综合分析任务特性、系统负载等,通过实验与调整找到平衡点。监测工具与基准负载测试有助于确定线程池最优大小,实现资源高效利用。

㈡ java常用的几种线程池实例讲解

下面给你介绍4种线程池:

1、newCachedThreadPool:

2、newFixedThreadPool:


3、newSingleThreadExecutor

4、NewScheledThreadPool:

最后给你说一下线程池任务执行流程:

㈢ java线程池(一):java线程池基本使用及Executors

@[toc] 在前面学习线程组的时候就提到过线程池。实际上线程组在我们的日常工作中已经不太会用到,但是线程池恰恰相反,是我们日常工作中必不可少的工具之一。现在开始对线程池的使用,以及底层ThreadPoolExecutor的源码进行分析。

1.为什么需要线程池

我们在前面对线程基础以及线程的生命周期有过详细介绍。一个基本的常识就是,线程是一个特殊的对象,其底层是依赖于JVM的native方法,在jvm虚拟机内部实现的。线程与普通对象不一样的地方在于,除了需要在堆上分配对象之外,还需要给每个线程分配一个线程栈、以及本地方法栈、程序计数器等线程的私有空间。线程的初始化工作相对于线程执行的大多数任务而言,都是一个耗时比较长的工作。这与数据库使用一样。有时候我们连接数据库,仅仅只是为了执行一条很小的sql语句。但是在我们日常的开发工作中,我们的绝大部分工作内容,都会分解为一个个短小的执行任务来执行。这样才能更加合理的复用资源。这种思想就与我们之前提到的协程一样。任务要尽可能的小。但是在java中,任务不可能像协程那样拆分得那么细。那么试想,如果说,有一个已经初始化好的很多线程,在随时待命,那么当我们有任务提交的时候,这些线程就可以立即工作,无缝接管我们的任务请求。那么效率就会大大增加。这些个线程可以处理任何任务。这样一来我们就把实际的任务与线程本身进行了解耦。从而将这些线程实现了复用。 这种复用的一次创建,可以重复使用的池化的线程对象就被成为线程池。 在线程池中,我们的线程是可以复用的,不用每次都创建一个新的线程。减少了创建和销毁线程的时间开销。 同时,线程池还具有队列缓冲策略,拒绝机制和动态线程管理。可以实现线程环境的隔离。当一个线程有问题的时候,也不会对其他的线程造成影响。 以上就是我们使用线程池的原因。一句话来概括就是资源复用,降低开销。

2.java中线程池的实现

在java中,线程池的主要接口是Executor和ExecutorService在这两个接口中分别对线程池的行为进行了约束,最主要的是在ExecutorService。之后,线程池的实际实现类是AbstractExecutorService类。这个类有三个主要的实现类,ThreadpoolExecutorService、ForkJoinPool以及DelegatedExecutorService。

后面我们将对这三种最主要的实现类的源码以及实现机制进行分析。

3.创建线程的工厂方法Executors

在java中, 已经给我们提供了创建线程池的工厂方法类Executors。通过这个类以静态方法的模式可以为我们创建大多数线程池。Executors提供了5种创建线程池的方式,我们先来看看这个类提供的工厂方法。

3.1 newFixedThreadPool/** * Creates a thread pool that reuses a fixed number of threads * operating off a shared unbounded queue.At any point, at most * {@code nThreads} threads will be active processing tasks. * If additional tasks are submitted when all threads are active, * they will wait in the queue until a thread is available. * If any thread terminates e to a failure ring execution * prior to shutdown, a new one will take its place if needed to * execute subsequent tasks.The threads in the pool will exist * until it is explicitly {@link ExecutorService#shutdown shutdown}. * * @param nThreads the number of threads in the pool * @return the newly created thread pool * @throws IllegalArgumentException if {@code nThreads <= 0} */public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());}

这个方法能够创建一个固定线程数量的无界队列的线程池。参数nthreads是最多可同时处理的活动的线程数。如果在所有线程都在处理任务的情况下,提交了其他的任务,那么这些任务将处于等待队列中。直到有一个线程可用为止。如果任何线程在关闭之前的执行过程中,由于失败而终止,则需要在执行后续任务的时候,创建一个新的线程来替换。线程池中的所有线程都将一直存在,直到显示的调用了shutdown方法。 上述方法能创建一个固定线程数量的线程池。内部默认的是使用LinkedBlockingQueue。但是需要注意的是,这个LinkedBlockingQueue底层是链表结构,其允许的最大队列长度为Integer.MAX_VALUE。

public LinkedBlockingQueue() {this(Integer.MAX_VALUE);}

这样在使用的过程中如果我们没有很好的控制,那么就可能导致内存溢出,出现OOM异常。因此这种方式实际上已经不被提倡。我们在使用的过程中应该谨慎使用。 newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory)方法:

/** * Creates a thread pool that reuses a fixed number of threads * operating off a shared unbounded queue, using the provided * ThreadFactory to create new threads when needed.At any point, * at most {@code nThreads} threads will be active processing * tasks.If additional tasks are submitted when all threads are * active, they will wait in the queue until a thread is * available.If any thread terminates e to a failure ring * execution prior to shutdown, a new one will take its place if * needed to execute subsequent tasks.The threads in the pool will * exist until it is explicitly {@link ExecutorService#shutdown * shutdown}. * * @param nThreads the number of threads in the pool * @param threadFactory the factory to use when creating new threads * @return the newly created thread pool * @throws NullPointerException if threadFactory is null * @throws IllegalArgumentException if {@code nThreads <= 0} */public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),threadFactory);}

这个方法与3.1中newFixedThreadPool(int nThreads)的方法的唯一区别就是,增加了threadFactory参数。在前面方法中,对于线程的创建是采用的默认实现Executors.defaultThreadFactory()。而在此方法中,可以根据需要自行定制。

3.2 newSingleThreadExecutor/** * Creates an Executor that uses a single worker thread operating * off an unbounded queue. (Note however that if this single * thread terminates e to a failure ring execution prior to * shutdown, a new one will take its place if needed to execute * subsequent tasks.)Tasks are guaranteed to execute * sequentially, and no more than one task will be active at any * given time. Unlike the otherwise equivalent * {@code newFixedThreadPool(1)} the returned executor is * guaranteed not to be reconfigurable to use additional threads. * * @return the newly created single-threaded Executor */public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {return new (new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));}

此方法将会创建指有一个线程和一个无届队列的线程池。需要注意的是,如果这个执行线程在执行过程中由于失败而终止,那么需要在执行后续任务的时候,用一个新的线程来替换。 那么这样一来,上述线程池就能确保任务的顺序性,并且在任何时间都不会有多个线程处于活动状态。与newFixedThreadPool(1)不同的是,使用newSingleThreadExecutor返回的ExecutorService不能被重新分配线程数量。而使用newFixExecutor(1)返回的ExecutorService,其活动的线程的数量可以重新分配。后面专门对这个问题进行详细分析。 newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) 方法:

/** * Creates an Executor that uses a single worker thread operating * off an unbounded queue, and uses the provided ThreadFactory to * create a new thread when needed. Unlike the otherwise * equivalent {@code newFixedThreadPool(1, threadFactory)} the * returned executor is guaranteed not to be reconfigurable to use * additional threads. * * @param threadFactory the factory to use when creating new * threads * * @return the newly created single-threaded Executor * @throws NullPointerException if threadFactory is null */public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {return new (new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),threadFactory));}

这个方法与3.3中newSingleThreadExecutor的区别就在于增加了一个threadFactory。可以自定义创建线程的方法。

3.3 newCachedThreadPool/** * Creates a thread pool that creates new threads as needed, but * will reuse previously constructed threads when they are * available.These pools will typically improve the performance * of programs that execute many short-lived asynchronous tasks. * Calls to {@code execute} will reuse previously constructed * threads if available. If no existing thread is available, a new * thread will be created and added to the pool. Threads that have * not been used for sixty seconds are terminated and removed from * the cache. Thus, a pool that remains idle for long enough will * not consume any resources. Note that pools with similar * properties but different details (for example, timeout parameters) * may be created using {@link ThreadPoolExecutor} constructors. * * @return the newly created thread pool */public static ExecutorService newCachedThreadPool() {return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>());}

这个方法用来创建一个线程池,该线程池可以根据需要自动增加线程。以前的线程也可以复用。这个线程池通常可以提高很多执行周期短的异步任务的性能。对于execute将重用以前的构造线程。如果没有可用的线程,就创建一个 新的线程添加到pool中。60秒内,如果该线程没有被使用,则该线程将会终止,并从缓存中删除。因此,在足够长的时间内,这个线程池不会消耗任何资源。可以使用ThreadPoolExecutor构造函数创建具有类似属性但是详细信息不同的线程池。 ?需要注意的是,这个方法创建的线程池,虽然队列的长度可控,但是线程的数量的范围是Integer.MAX_VALUE。这样的话,如果使用不当,同样存在OOM的风险。比如说,我们使用的每个任务的耗时比较长,任务的请求又非常快,那么这样势必会造成在单位时间内创建了大量的线程。从而造成内存溢出。 newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory)方法:

/** * Creates a thread pool that creates new threads as needed, but * will reuse previously constructed threads when they are * available, and uses the provided * ThreadFactory to create new threads when needed. * @param threadFactory the factory to use when creating new threads * @return the newly created thread pool * @throws NullPointerException if threadFactory is null */public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>(),threadFactory);}

这个方法区别同样也是在于,增加了threadFactory可以自行指定线程的创建方式。

2.4 newScheledThreadPool/** * Creates a thread pool that can schele commands to run after a * given delay, or to execute periodically. * @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, * even if they are idle * @return a newly created scheled thread pool * @throws IllegalArgumentException if {@code corePoolSize < 0} */public static ScheledExecutorService newScheledThreadPool(int corePoolSize) {return new ScheledThreadPoolExecutor(corePoolSize);}

创建一个线程池,该线程池可以将任务在指定的延迟时间之后运行。或者定期运行。这个方法返回的是ScheledThreadPoolExecutor。这个类是ThreadPoolExecutor的子类。在原有线程池的的基础之上,增加了延迟和定时功能。我们在后面分析了ThreadPoolExecutor源码之后,再来分析这个类的源码。 与之类似的方法:

/** * Creates a thread pool that can schele commands to run after a * given delay, or to execute periodically. * @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, * even if they are idle * @param threadFactory the factory to use when the executor * creates a new thread * @return a newly created scheled thread pool * @throws IllegalArgumentException if {@code corePoolSize < 0} * @throws NullPointerException if threadFactory is null */public static ScheledExecutorService newScheledThreadPool(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {return new ScheledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);}

通过这个方法,我们可以指定threadFactory。自定义线程创建的方式。 同样,我们还可以只指定一个线程:

public static ScheledExecutorService () {return new (new ScheledThreadPoolExecutor(1));}public static ScheledExecutorService (ThreadFactory threadFactory) {return new (new ScheledThreadPoolExecutor(1, threadFactory));}

上述两个方法都可以实现这个功能,但是需要注意的是,这两个方法的返回在外层包裹了一个包装类。

3.5 newWorkStealingPool

这种方式是在jdk1.8之后新增的。我们先来看看其源码:

public LinkedBlockingQueue() {this(Integer.MAX_VALUE);}0

这个方法实际上返回的是ForkJoinPool。该方法创建了一

㈣ 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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