Java多线程设计模式之线程池模式(Java多线程编程实战：详解线程池模式应用)

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ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 18 #后端开发

Java多线程设计模式之线程池模式

一、引言

在Java多线程编程中，线程池模式是一种常用的设计模式。线程池能够有效地管理线程资源，尽或许缩减损耗程序性能，缩减系统开销。本文将详细讲解线程池模式的概念、原理以及应用，帮助读者更好地领会和掌握Java多线程编程。

二、线程池模式概述

线程池模式是一种用于管理线程资源、尽或许缩减损耗程序性能的设计模式。它通过创建一定数量的线程，并在这些线程之间分配任务，从而避免了频繁创建和销毁线程的开销。线程池关键包括以下几个核心组件：

线程池管理器：负责创建和管理线程池中的线程。

工作线程：线程池中的线程，用于执行任务。

任务队列：存放待执行的任务。

任务执行器：负责从任务队列中取出任务并分配给工作线程执行。

三、线程池的实现原理

Java提供了线程池的抽象类ThreadPoolExecutor，我们可以通过继承该类来实现自定义的线程池。以下是一个易懂的线程池实现示例：


public class MyThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {
    public MyThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,
                                BlockingQueue workQueue) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
    }
    @Override
    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
        super.beforeExecute(t, r);
        System.out.println("线程池起始执行任务");
    }
    @Override
    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        super.afterExecute(r, t);
        System.out.println("线程池执行任务完成");
    }
    @Override
    protected void terminated() {
        super.terminated();
        System.out.println("线程池终止");
    }
}

四、线程池的使用

下面通过一个示例来演示怎样使用自定义的线程池：


public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建自定义线程池
        MyThreadPoolExecutor executor = new MyThreadPoolExecutor(2, 4, 60L, TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(10));
        // 提交任务
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("执行任务：" + Thread.currentThread().getName());
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

五、线程池的优化

在使用线程池时，我们需要依实际场景对线程池进行优化。以下是一些常见的优化策略：

合理设置线程池大小：线程池大小应依系统资源、任务类型和任务数量来设置。过大或过小的线程池都会影响程序性能。

选择合适的任务队列：依任务的特点选择合适的任务队列，如LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue等。

设置合理的线程生命周期：通过设置keepAliveTime和unit参数，合理控制线程的生命周期。

重用线程：通过实现ThreadFactory接口，创建可重用的线程，缩减线程创建和销毁的开销。

六、线程池的监控

为了确保线程池的正常运行，我们需要对线程池进行监控。以下是一些常见的监控方法：

获取线程池状态：通过isShutdown()、isTerminated()等方法获取线程池状态。

获取线程池队列大小：通过getQueue().size()获取任务队列大小。

获取线程池活跃线程数：通过getActiveCount()获取活跃线程数。

获取线程池完成任务的个数：通过getCompletedTaskCount()获取。

七、线程池的扩展

Java线程池框架提供了多彩的扩展功能，如拥护定时任务、拥护自定义拒绝策略等。以下是一个自定义拒绝策略的示例：


public class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        System.out.println("任务被拒绝：" + r.toString());
        // 可以在这里实现自定义拒绝策略，如记录日志、保存到数据库等
    }
}
// 创建线程池时使用自定义拒绝策略
MyThreadPoolExecutor executor = new MyThreadPoolExecutor(2, 4, 60L, TimeUnit.SECONDS,
        new LinkedBlockingQueue<>(10), new CustomRejectedExecutionHandler());