你知道如何使用Java線程池嗎？
一、什么是線程池
線程池是一種優(yōu)化線程管理的機制，它可以在程序啟動時創(chuàng)建一定數(shù)量的線程，并將它們保存在一個池中。當需要執(zhí)行任務(wù)時，可以從線程池中獲取一個空閑的線程來執(zhí)行任務(wù)，執(zhí)行完畢后線程不會被銷毀，而是返回線程池中等待下一次任務(wù)的執(zhí)行。這樣可以避免頻繁地創(chuàng)建和銷毀線程，從而提高程序的性能和穩(wěn)定性。
Java中的線程池是通過ThreadPoolExecutor類來實現(xiàn)的，它提供了一系列的方法來創(chuàng)建、提交、執(zhí)行和關(guān)閉線程池，同時還可以設(shè)置線程池的參數(shù)、任務(wù)隊列等。
二、線程池的基本使用
線程池的基本使用包括創(chuàng)建線程池、提交任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)和關(guān)閉線程池等操作。下面是一個簡單的線程池示例代碼：
import java.util.concurrent.*;
public class ThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
int corePoolSize = 5;
int maximumPoolSize = 10;
long keepAliveTime = 5000;
TimeUnit unit = TimeUnit.MILLISECONDS;
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
for (int i = 0; i < 20; i++) {
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
}
};
executor.execute(task);
}
executor.shutdown();
}
}以上代碼創(chuàng)建了一個線程池，提交了20個任務(wù)，并關(guān)閉了線程池。每個任務(wù)的執(zhí)行會輸出執(zhí)行線程的名稱。
三、線程池的參數(shù)設(shè)置
線程池的參數(shù)設(shè)置包括核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、線程存活時間、任務(wù)隊列和拒絕策略等。下面是對這些參數(shù)的詳細講解：
核心線程數(shù)
核心線程數(shù)是線程池中最少的線程數(shù)，當有任務(wù)提交時，線程池會優(yōu)先創(chuàng)建核心線程來執(zhí)行任務(wù)。如果核心線程都在執(zhí)行任務(wù)，新的任務(wù)會被放入任務(wù)隊列中等待執(zhí)行。當任務(wù)隊列已滿時，線程池會創(chuàng)建新的線程來執(zhí)行任務(wù)，直到達到最大線程數(shù)。
在ThreadPoolExecutor類中，可以通過corePoolSize參數(shù)來設(shè)置核心線程數(shù)。例如：
int corePoolSize = 5;
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);最大線程數(shù)
最大線程數(shù)是線程池中最多的線程數(shù)，當任務(wù)隊列已滿時，線程池會創(chuàng)建新的線程來執(zhí)行任務(wù)，直到達到最大線程數(shù)。如果最大線程數(shù)已經(jīng)達到，新的任務(wù)會被拒絕執(zhí)行。
在ThreadPoolExecutor類中，可以通過maximumPoolSize參數(shù)來設(shè)置最大線程數(shù)。例如：
int maximumPoolSize = 10;
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);線程存活時間
線程存活時間是指當線程處于空閑狀態(tài)時，超過一定時間后會被銷毀。這樣可以避免線程池中存在大量的空閑線程，從而浪費系統(tǒng)資源。
在ThreadPoolExecutor類中，可以通過keepAliveTime和unit參數(shù)來設(shè)置線程存活時間。例如：
long keepAliveTime = 5000;
TimeUnit unit = TimeUnit.MILLISECONDS;
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);任務(wù)隊列
任務(wù)隊列是用來存放等待執(zhí)行的任務(wù)的容器。當線程池中的線程都在執(zhí)行任務(wù)時，新的任務(wù)會被放入任務(wù)隊列中等待執(zhí)行。任務(wù)隊列可以是有界隊列或無界隊列。
在ThreadPoolExecutor類中，可以通過workQueue參數(shù)來設(shè)置任務(wù)隊列。例如：
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);拒絕策略
拒絕策略是指當任務(wù)隊列已滿且線程池中的線程數(shù)已經(jīng)達到最大線程數(shù)時，新的任務(wù)會被拒絕執(zhí)行的策略。Java中提供了四種拒絕策略：
- AbortPolicy：直接拋出異常，阻止系統(tǒng)正常工作。
- CallerRunsPolicy：只用調(diào)用者所在線程來運行任務(wù)。
- DiscardOldestPolicy：丟棄隊列中最老的一個任務(wù)，嘗試再次提交當前任務(wù)。
- DiscardPolicy：直接丟棄任務(wù)，不予任何處理。
在ThreadPoolExecutor類中，可以通過handler參數(shù)來設(shè)置拒絕策略。例如：
RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);四、線程池的任務(wù)隊列
線程池的任務(wù)隊列可以是有界隊列或無界隊列。有界隊列可以限制任務(wù)的數(shù)量，避免任務(wù)過多導(dǎo)致系統(tǒng)資源的浪費，但可能會導(dǎo)致任務(wù)被拒絕執(zhí)行。無界隊列可以存放任意數(shù)量的任務(wù)，但可能會導(dǎo)致內(nèi)存溢出等問題。
Java中提供了多種任務(wù)隊列的實現(xiàn)，包括：
- ArrayBlockingQueue：一個由數(shù)組結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊列。
- LinkedBlockingQueue：一個由鏈表結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊列。
- SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。
- PriorityBlockingQueue：一個支持優(yōu)先級排序的無界阻塞隊列。
- DelayQueue：一個支持延時獲取元素的無界阻塞隊列。
下面是一個使用LinkedBlockingQueue作為任務(wù)隊列的示例代碼：
import java.util.concurrent.*;
public class ThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
int corePoolSize = 5;
int maximumPoolSize = 10;
long keepAliveTime = 5000;
TimeUnit unit = TimeUnit.MILLISECONDS;
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
for (int i = 0; i < 20; i++) {
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
}
};
executor.execute(task);
}
executor.shutdown();
}
}五、線程池的優(yōu)化和常見問題
線程池的優(yōu)化和常見問題包括監(jiān)控和調(diào)優(yōu)、異常處理、自定義線程池等。下面是對這些問題的詳細講解：
監(jiān)控和調(diào)優(yōu)
在使用線程池時，可以通過監(jiān)控和調(diào)優(yōu)來優(yōu)化線程池的性能?？梢酝ㄟ^ThreadPoolExecutor類提供的方法來獲取線程池的狀態(tài)信息，例如線程池中的線程數(shù)、任務(wù)隊列中的任務(wù)數(shù)、已完成的任務(wù)數(shù)等。可以根據(jù)這些信息來調(diào)整線程池的參數(shù)，以達到最優(yōu)的性能。
下面是一個獲取線程池狀態(tài)信息的示例代碼：
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
// 獲取線程池中的線程數(shù)
int poolSize = executor.getPoolSize();
// 獲取任務(wù)隊列中的任務(wù)數(shù)
int queueSize = executor.getQueue().size();
// 獲取已完成的任務(wù)數(shù)
long completedTaskCount = executor.getCompletedTaskCount();異常處理
在線程池中，任務(wù)執(zhí)行過程中可能會出現(xiàn)異常。如果不進行處理，異常會導(dǎo)致線程池中的線程終止，從而影響程序的正常運行。因此，在使用線程池時，需要對任務(wù)的異常進行處理。
可以通過實現(xiàn)Thread.UncaughtExceptionHandler接口來處理線程中未捕獲的異常。在ThreadPoolExecutor類中，可以通過ThreadFactory參數(shù)來設(shè)置線程工廠，從而設(shè)置線程的UncaughtExceptionHandler。例如：
ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = new Thread(r);
t.setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
@Override
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
System.out.println("Thread " + t.getName() + " throws exception: " + e.getMessage());
}
});
return t;
}
};自定義線程池
在某些情況下，Java提供的線程池?zé)o法滿足需求，需要自定義線程池?？梢酝ㄟ^繼承ThreadPoolExecutor類或?qū)崿F(xiàn)Executor接口來實現(xiàn)自定義的線程池。
下面是實現(xiàn)自定義線程池的示例代碼：
public class CustomThreadPool extends ThreadPoolExecutor {
public CustomThreadPool(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) {
super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
}
@Override
protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
// 線程執(zhí)行前的操作
}
@Override
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
// 線程執(zhí)行后的操作
}
@Override
protected void terminated() {
// 線程池關(guān)閉后的操作
}
}在自定義線程池中，可以重寫beforeExecute、afterExecute和terminated方法來實現(xiàn)線程執(zhí)行前、執(zhí)行后和線程池關(guān)閉后的操作。
六、線程池的使用場景
線程池適用于需要頻繁創(chuàng)建和銷毀線程的場景，例如Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫連接池等。在這些場景下，線程池可以提高程序的性能和穩(wěn)定性，避免頻繁地創(chuàng)建和銷毀線程，從而減少系統(tǒng)資源的浪費。
線程池也適用于需要執(zhí)行大量短時間任務(wù)的場景，例如批量處理數(shù)據(jù)、并發(fā)下載文件等。在這些場景下，線程池可以提高任務(wù)的執(zhí)行效率，避免任務(wù)無法及時執(zhí)行的問題。
七、完整可運行的代碼示例
下面是一個完整可運行的線程池示例代碼，包括線程池的創(chuàng)建、任務(wù)的提交、線程池的關(guān)閉等操作：
import java.util.concurrent.*;
public class ThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
int corePoolSize = 5;
int maximumPoolSize = 10;
long keepAliveTime = 5000;
TimeUnit unit = TimeUnit.MILLISECONDS;
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
for (int i = 0; i < 20; i++) {
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
}
};
executor.execute(task);
}
executor.shutdown();
}
}以上代碼創(chuàng)建了一個線程池，提交了20個任務(wù)，并關(guān)閉了線程池。每個任務(wù)的執(zhí)行會輸出執(zhí)行線程的名稱。
