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【多线程】线程池

news 来源：原创 2025/6/9 18:51:18

一、什么是线程池

线程池（Thread Pool）是一种多线程并发执行的设计模式，它通过维护一个线程集合来执行多个任务，避免频繁地创建和销毁线程，提高系统性能和响应速度。

就好比如你经营了一家餐饮店，你名下有专职外卖员，为了防止没生意和生意爆满，你就雇了五个骑手，这五个骑手就好比线程，然后每个骑手都能安排接送一些订单，相当于任务，然后还没执行的任务就记录到一个本子上，等骑手执行完手上的任务再回来继续执行本子上的任务。

 二、线程池的作用

  1. 线程复用：线程池中有多个线程可以重复使用，而不需要每次都创建新线程，减少了线程创建和销毁的开销。
  2. 任务队列：线程池内部有一个任务队列，当任务提交时，它们会先进入队列，等待线程池中的线程来执行。
  3. 线程管理：线程池负责管理线程的生命周期，控制最大线程数、最小线程数等。
  4. 任务调度：线程池按照设定的规则分配任务，保证任务的并发执行。

三、线程池的参数介绍

1. corePoolSize（核心线程数）

  • 定义：线程池中保持活动的最小线程数，即使这些线程处于空闲状态，它们也不会被销毁。
  • 作用：它是线程池中最少的线程数。如果线程池中的线程数量小于这个值，线程池会创建新的线程来处理任务。
  • 适用场景：当系统负载较重时，确保线程池有足够的线程可用来处理任务。

2. maximumPoolSize（最大线程数）

  • 定义：线程池能够容纳的最大线程数。当线程池中的线程数达到该值时，如果有新的任务提交，将根据workQueue的状态进行处理。
  • 作用：限制线程池可以创建的最大线程数，避免线程过多导致资源浪费或系统崩溃。
  • 适用场景：当任务量突增时，允许线程池创建更多的线程来处理任务，防止任务积压。

3. keepAliveTime（线程空闲存活时间）

  • 定义：当线程池中线程数量超过corePoolSize时，空闲线程存活的最大时间。超时后，空闲线程会被销毁，直到线程池中的线程数达到corePoolSize。
  • 作用：控制线程池中空闲线程的生命周期，避免不必要的资源浪费。如果线程池中有多余线程，且线程空闲时间超过keepAliveTime，这些线程会被回收。
  • 适用场景：如果系统负载较低，线程池中的线程不需要一直存在，可以通过设置合理的keepAliveTime来减少资源占用。

4. workQueue（任务队列）

  • 定义：当线程池中的线程数量达到corePoolSize时，新的任务会被存入任务队列等待执行。常见的任务队列有：

    • SynchronousQueue：每个任务必须由一个线程来处理，否则会拒绝该任务（不允许任务排队）。
    • LinkedBlockingQueue：队列长度无限，任务会排队等待线程来执行，适用于任务数很多但线程数有限的情况。
    • ArrayBlockingQueue：队列长度有限，队列容量大小需要在创建时指定。
    • PriorityBlockingQueue：优先级队列，任务按优先级顺序处理。

  • 作用：任务队列决定了线程池如何管理和调度任务。如果所有线程都忙碌且任务队列已满，则新提交的任务会根据RejectedExecutionHandler策略处理。

5. ThreadFactory（线程工厂）

  • 定义：一个用于创建新线程的工厂接口。线程池使用这个工厂来创建新线程，而不是直接使用new Thread()。
  • 作用：通过实现ThreadFactory接口，用户可以定制线程的创建方式，比如设置线程名称、优先级、是否为守护线程等。
  • 适用场景：需要定制线程属性的场景，例如给线程命名、设置线程的特定属性（如守护线程、优先级等）。

6. RejectedExecutionHandler（任务拒绝处理器）

  • 定义：当线程池中的线程数达到maximumPoolSize，并且任务队列已满时，新的任务提交会被拒绝执行。此时，RejectedExecutionHandler决定如何处理这些任务。

  • 常见策略：

    • AbortPolicy：直接抛出RejectedExecutionException，默认策略。
    • CallerRunsPolicy：由调用者线程来执行任务，而不是由线程池中的线程来执行。
    • DiscardPolicy：丢弃当前任务，不抛出异常。
    • DiscardOldestPolicy：丢弃任务队列中最旧的任务，然后尝试提交当前任务。

  • 作用：当线程池达到最大容量并且任务队列已满时，确定如何应对新的任务请求。

7. AllowCoreThreadTimeOut（是否允许核心线程超时）

  • 定义：这是一个布尔值，表示是否允许核心线程在空闲时超时被销毁。如果设置为true，即使是核心线程也会在超时后被销毁；如果为false，核心线程永远不会被销毁。
  • 作用：允许核心线程在不使用时被销毁，节省系统资源。

四、线程池的工作流程

1.任务提交

当你通过submit()或者execute()方法向线程池提交任务时，线程池首先会判断当前线程池的状态。

2.任务队列的选择

线程池会根据线程池当前的状态（线程数、队列大小等）来决定任务去向：

  • 如果当前线程池中的线程数小于 corePoolSize（核心线程数）：线程池会创建一个新的线程来执行任务，即使其他线程是空闲的。这时线程池没有达到核心线程数，所以新任务会直接交给新线程处理。

  • 如果当前线程池中的线程数已经等于或大于 corePoolSize：任务会被放入任务队列（workQueue）中等待。此时，不会创建新的线程，任务将等待已有线程去执行。

3. 执行任务

  • 如果任务在队列中等待：线程池中的线程会从队列中获取任务并执行。

  • 如果任务队列已满且线程数还未达到 maximumPoolSize：线程池会根据 maximumPoolSize 参数创建更多的线程来执行任务。

  • 如果任务队列已满且线程数已达到 maximumPoolSize：线程池无法再创建新的线程，新的任务会根据线程池的拒绝策略（RejectedExecutionHandler）来进行处理，常见的拒绝策略有：

    • AbortPolicy：直接抛出异常（默认策略）。
    • CallerRunsPolicy：由提交任务的线程来执行该任务。
    • DiscardPolicy：丢弃当前任务。
    • DiscardOldestPolicy：丢弃任务队列中最旧的任务，并尝试重新提交任务。

4. 线程的回收

  • 空闲线程回收：当线程池中的线程数超过 corePoolSize 且线程处于空闲状态，线程池会在等待一定时间后回收这些空闲线程。这个时间由 keepAliveTime 参数控制。

  • 核心线程回收：默认情况下，核心线程会一直保留，即使它们处于空闲状态。如果设置了 allowCoreThreadTimeOut 为 true，那么核心线程也会在空闲时间超时后被回收。

5. 线程池关闭

当线程池执行完所有任务，调用 shutdown() 或 shutdownNow() 方法后，线程池会进行关闭操作：

  • shutdown()：线程池不会接受新的任务，但会继续执行已提交的任务，直到所有任务执行完毕，之后线程池才会关闭。

  • shutdownNow()：会尽量停止正在执行的任务，并返回尚未执行的任务列表。这个方法会强制中止线程池的运行，但不能保证所有任务都能被成功中止。

五、使用Executors 创建常见的线程池

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class ThreadPoolExample {public static void main(String[] args){//固定线程池ExecutorService fixedThreadPool= Executors.newFixedThreadPool(3);for(int i=0;i<5;i++){fixedThreadPool.submit(()->System.out.println(Thread.currentThread().getName()));}//缓存线程池ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();for (int i = 0; i < 5; i++) {cachedThreadPool.submit(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() ));}//单线程池ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();for (int i = 0; i < 5; i++) {singleThreadExecutor.submit(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()));}//定时线程池ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(2);scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()), 0, 1, TimeUnit.SECONDS);}}

Executors 本质上是 ThreadPoolExecutor 类的封装. ThreadPoolExecutor 提供了更多的可选参数, 可以进一步细化线程池行为的设定。 

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&#x1f31f; 嗨&#xff0c;我是LucianaiB&#xff01; &#x1f30d; 总有人间一两风&#xff0c;填我十万八千梦。 &#x1f680; 路漫漫其修远兮&#xff0c;吾将上下而求索。 目录 系统说明 1.1 系统概述 1.2 功能模块总体设计详细设计 3.1 程序中使用的函数 3.2各类问…...

编程日记 2025/6/4 9:57:41

pyinstaller : 无法将“pyinstaller”项识别为 cmdlet、函数、脚本文件或可运行程序的名称。

pyinstaller : 无法将“pyinstaller”项识别为 cmdlet、函数、脚本文件或可运行程序的名称。请检查名称的拼写&#xff0c;如果包括路径&#xff0c;请确保路径正确&#xff0c;然后再试一次。 所在位置 行:1 字符: 1pyinstaller --onefile --windowed 过年烟花.py~~~~~~~~~~~ …...

编程日记 2025/5/30 17:59:13

接口传参 data格式和json格式区别是什么

接口传参 data格式和json格式区别是什么 以下是接口传参 data 格式和 JSON 格式的区别&#xff1a; 定义和范围 Data 格式&#xff1a; 是一个较为宽泛的概念&#xff0c;它可以指代接口传递参数时所使用的任何数据的组织形式。包括但不限于 JSON、XML、Form 数据、纯文本、二进…...

编程日记 2025/6/4 0:12:31