Java线程池的那些事(Java线程池详解：从入门到进阶应用指南)

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ithorizon 4周前 (10-20) 阅读数 5 #后端开发

Java线程池详解：从入门到进阶应用指南

一、Java线程池简介

Java线程池是一种用于管理线程的工具，它能够有效地管理线程的生命周期，尽大概缩减损耗程序性能。在Java中，线程池的实现核心是通过`java.util.concurrent`包中的`Executor`框架。使用线程池可以避免频繁创建和销毁线程的开销，同时能够合理地复用线程资源。

二、线程池的核心接口和类

Java线程池的核心接口和类如下：

`Executor`：线程池的顶层接口，只有一个`execute(Runnable)`方法，用于提交任务。

`ExecutorService`：扩展了`Executor`接口，添加了多个功能方法，如`submit()`、`shutdown()`等。

`AbstractExecutorService`：实现了`ExecutorService`接口的抽象类，提供了大部分方法的实现。

`ThreadPoolExecutor`：`AbstractExecutorService`的实现类，是线程池的核心实现。

`ScheduledThreadPoolExecutor`：扩展了`ThreadPoolExecutor`，用于实现定时任务。

`Executors`：提供了创建线程池的工厂方法。

三、线程池的创建

Java提供了`Executors`类，它包含了一系列工厂方法用于创建不同类型的线程池：


ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); // 创建一个固定大小为10的线程池
ExecutorService executorService1 = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 创建一个单线程的线程池
ExecutorService executorService2 = Executors.newCachedThreadPool(); // 创建一个可缓存的线程池
ExecutorService executorService3 = Executors.newScheduledThreadPool(10); // 创建一个定时任务的线程池

四、线程池的参数

创建线程池时，可以设置以下参数：

`corePoolSize`：线程池的基本大小。

`maximumPoolSize`：线程池最大线程数。

`keepAliveTime`：当线程数大于核心线程数时，这是多余空闲线程在终止前等待新任务的最长时间。

`unit`：`keepAliveTime`的时间单位。

`workQueue`：用来存放任务的队列。

`threadFactory`：创建线程的工厂。

`handler`：拒绝策略，当任务太多无法处理时，采取的策略。

五、线程池的工作流程

线程池的工作流程如下：

当提交一个任务时，线程池首先检查是否有空闲的核心线程。

如果有，则立即执行该任务。

如果没有，则将任务放入队列。

如果队列已满，则创建一个新线程，直到约为最大线程数。

如果约为最大线程数，则采用拒绝策略处理新提交的任务。

六、线程池的拒绝策略

当线程池无法处理新提交的任务时，会采用拒绝策略。Java提供了以下四种拒绝策略：

`AbortPolicy`：抛出`RejectedExecutionException`异常。

`CallerRunsPolicy`：调用任务的`run()`方法，在调用者线程中直接执行该任务。

`DiscardPolicy`：默默丢弃无法处理的任务，不抛出异常。

`DiscardOldestPolicy`：丢弃队列中最旧的任务，然后尝试执行新提交的任务。

七、线程池的进阶应用

在实际开发中，我们大概会遇到以下几种场景：

7.1 批量提交任务

使用`ExecutorService`的`invokeAll()`方法可以批量提交任务，并等待所有任务完成。


List> tasks = new ArrayList<>();
tasks.add(() -> "Task1");
tasks.add(() -> "Task2");
tasks.add(() -> "Task3");
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
try {
    List> results = executorService.invokeAll(tasks);
    for (Future result : results) {
        System.out.println(result.get());
    }
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    executorService.shutdown();
}

7.2 分页提交任务

当任务非常多时，可以分批次提交任务。


public void submitTasks(List tasks, int pageSize) {
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
    int totalSize = tasks.size();
    for (int i = 0; i < totalSize; i += pageSize) {
        int endIndex = Math.min(i + pageSize, totalSize);
        List subList = tasks.subList(i, endIndex);
        for (Runnable task : subList) {
            executorService.submit(task);
        }
    }
    executorService.shutdown();
}

7.3 定时任务

使用`ScheduledThreadPoolExecutor`可以方便地实现定时任务。


ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
executor.schedule(() -> System.out.println("Run after 1 second"), 1, TimeUnit.SECONDS);
executor.shutdown();