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35.Java线程池（线程池概述、线程池的架构、线程池的种类与创建、线程池的底层原理、线程池的工作流程、线程池的拒绝策略、自定义线程池）

news 来源：原创 2025/9/11 22:50:59

一、线程池概述

1、线程池的优势

  • 线程池是一种线程使用模式，线程过多会带来调度开销，进而影响缓存局部性和整体性能，而线程池维护着多个线程，等待着监督管理者分配可并发执行的任务，这避免了在处理短时间任务时创建与销毁线程的代价，线程池不仅能够保证内核的充分利用，还能防止过分调度

  • 线程池的工作主要是控制运行的线程数量，在处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量，超出数量的线程排队等候，等其他线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行

2、线程池的特点

  • 降低资源消耗: 通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的销耗

  • 提高响应速度: 当任务到达时，任务可以不需要等待线程创建就能立即执行

  • 提高线程的可管理性: 线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会销耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控

二、线程池的架构

  • Java 中的线程池是通过 Executor 框架实现的，该框架中用到了 Executor 接口，Executors 类，ExecutorService 类，ThreadPoolExecutor 类

三、线程池的种类与创建

1、一池 N 线程
（1）基本介绍

  • 线程池中的线程处于一定的量，可以很好的控制线程的并发量

  • 线程可以重复被使用，在显示关闭之前，都将一直存在

  • 超出一定量的线程被提交时候需在队列中等待

（2）创建方式
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
（3）适用场景
  • 适用于可以预测线程数量的业务，或者服务器负载较重，对线程数有严格限制的场景
（4）基本使用
  • 使用 5 个窗口处理 10 个顾客请求
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);try {for (int i = 1; i <= 10; i++) {// 执行线程threadPool.execute(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 办理业务");});}
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
} finally {// 关闭线程threadPool.shutdown();
}
  • 结果
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-5 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-2 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-5 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-2 办理业务
2、一池一线程
（1）基本介绍
  • 线程池中最多执行一个线程，之后提交的线程活动将会排在队列中依次执行
（2）创建方式
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
（3）适用场景
  • 适用于需要保证顺序执行各个任务，并且在任意时间点，不会同时有多个线程的场景
（4）基本使用
  • 使用 1 个窗口处理 10 个顾客请求
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();try {for (int i = 1; i <= 10; i++) {// 执行线程threadPool.execute(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 办理业务");});}
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
} finally {// 关闭线程threadPool.shutdown();
}
  • 结果
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
3、一池可扩容线程
（1）基本介绍

  • 线程池中数量没有固定，可达到最大值为 Interger. MAX_VALUE

  • 线程池中的线程可进行缓存重复利用和回收，默认回收时间为一分钟

  • 当线程池中没有可用线程时，会重新创建一个线程

（2）创建方式
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
（3）适用场景
  • 适用于创建一个可无限扩大的线程池，服务器负载压力较轻，执行时间较短，任务多的场景
（4）基本使用
  • 处理 20 个顾客请求
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();try {for (int i = 1; i <= 20; i++) {// 执行线程threadPool.execute(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 办理业务");});}
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
} finally {// 关闭线程threadPool.shutdown();
}
  • 结果
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-2 办理业务
pool-1-thread-6 办理业务
pool-1-thread-5 办理业务
pool-1-thread-8 办理业务
pool-1-thread-7 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-7 办理业务
pool-1-thread-5 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-2 办理业务
pool-1-thread-6 办理业务
pool-1-thread-8 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-9 办理业务
pool-1-thread-7 办理业务
pool-1-thread-5 办理业务

四、线程池的底层原理

1、ThreadPoolExecutor 类
  • 通过查看上面三种方式创建线程池对象的源代码，发现都有 new ThreadPoolExecutor 操作，具体查看该类的源代码，其构造器涉及七个参数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) {if (corePoolSize < 0 ||maximumPoolSize <= 0 ||maximumPoolSize < corePoolSize ||keepAliveTime < 0)throw new IllegalArgumentException();if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)throw new NullPointerException();this.acc = System.getSecurityManager() == null ?null :AccessController.getContext();this.corePoolSize = corePoolSize;this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;this.workQueue = workQueue;this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);this.threadFactory = threadFactory;this.handler = handler;
}
2、ThreadPoolExecutor 构造器涉及的七个参数

  1. int corePoolSize：常驻线程数量

  2. int maximumPoolSize：最大线程数量

  3. long keepAliveTime：空闲线程存活时间

  4. TimeUnit unit：空闲线程存时间单位

  5. BlockingQueue workQueue：阻塞队列，存放提交但未执行任务

  6. ThreadFactory threadFactory：线程工厂，用于创建线程（可省略）

  7. RejectedExecutionHandler handler：阻塞队列满时的拒绝策略（可省略）

五、线程池的工作流程

  • 在创建了线程池后，线程池中的线程数为零

  • 当调用 execute 方法添加一个请求任务时，线程池会做如下判断

    1. 如果正在运行的线程数量小于 corePool 的线程数量，那么马上创建线程运行这个任务

    2. 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePool 的线程数量，那么将这个任务存入阻塞队列

    3. 如果这个时候队列已满且正在运行的线程数量小于 maximumPool 的线程数量，则创建非核心线程立刻运行这个任务

    4. 如果队列已满且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPool 的线程数量，那么线程池会启动拒绝策略

  • 当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行

  • 当一个线程空闲超过一定的时间时，会做如下判断

    1. 如果当前运行的线程数大于 corePool 的线程数量，那么这个线程就被停掉

    2. 线程池的所有任务完成后，最终会收缩到 corePool 的大小

六、线程池的拒绝策略

1、 AbortPolicy
  • 默认的拒绝策略，会直接抛出 RejectedExecutionException 异常阻止系统正常运行
2、DiscardPolicy
  • 该策略会丢弃无法处理的任务，不给予任何处理也不抛出异常，如果允许任务丢失，这是最好的一种策略
3、DiscardOldestPolicy
  • 丢弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务存入队列中，并尝试提交当前任务
4、CallerRunsPolicy
  • 该策略既不会丢弃任务，也不会抛出异常，而是将任务退回给调用者

七、自定义线程池

1、Executors 返回的线程池对象的弊端

  • FixedThreadPool 和 SingleThreadExecutor 允许请求队列的长度为 Interger.MAX_VALUE，可能会堆积大量异常， 从而导致 OOM

  • CachedThreadPool 允许的创建线程数量为 Interger.MAX_VALUE，可能会创建大量线程，从而导致 OOM

2、具体实现
package com.my.pool;import java.util.concurrent.*;public class MyThreadPoolTest {public static void main(String[] args) {ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(2,5,2L,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(3),Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());// 处理 10 个顾客请求try {for (int i = 1; i <= 10; i++) {// 执行线程threadPool.execute(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 办理业务");});}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {// 关闭线程threadPool.shutdown();}}
}
  • 结果
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-2 办理业务
pool-1-thread-3 办理业务
pool-1-thread-4 办理业务
pool-1-thread-1 办理业务
pool-1-thread-5 办理业务

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编程日记 2025/9/5 14:27:26

Java基础：浅析Java中的XML文件处理

概述 XML&#xff08;全称Extensible Markup Language,可扩展标记语言&#xff09; .本质是一种数据的格式&#xff0c;可以用来存储复杂的数据结构&#xff0c;和数据关系 XML特点 1.XML中的“<标签名>”成为一个标签或者一个元素&#xff0c;一般成对出现的 2.XML…...

编程日记 2025/8/31 21:59:14

MCU刷写——S19（S-Record）文件格式详解及Python代码

工作之余来写写关于MCU的Bootloader刷写的相关知识，以免忘记。今天就来聊聊S19这种文件的格式，我是分享人M哥，目前从事车载控制器的软件开发及测试工作。 学习过程中如有任何疑问，可底下评论！ 如果觉得文章内容在工作学习中有帮助到你，麻烦点赞收藏评论+关注走一波！感谢…...

编程日记 2025/9/9 1:30:42

HTML — 过渡与动画

HTML过渡与动画是提升网页交互体验的核心技术&#xff0c;主要通过CSS实现动态效果。 过渡 CSS过渡&#xff08;Transition&#xff09;介绍 适用于元素属性变化时的平滑渐变效果&#xff0c;如悬停变色、尺寸调整。通过定义transition-property&#xff08;过渡属性&#xf…...

编程日记 2025/9/11 17:26:06

python【标准库】multiprocessing

文章目录 介绍多进程Process 创建子进程共享内存数据多进程通信Pool创建子进程多进程案例多进程注意事项介绍 python3.10.17版本multiprocessing 是一个多进程标准模块，使用类似于threading模块的API创建子进程，充分利用多核CPU来并行处理任务。提供本地、远程的并发，高效避…...

编程日记 2025/9/2 19:17:15

BANK OF CHINA(HONG KONG)网点

BANK OF CHINA(HONG KONG)网点开户 ZoneBankAddressDates东区杏花邨分行香港柴湾杏花邨东翼商场205-208号20240415: 11:15, 13:00, 11:15, 13:00, 11:15, 13:0020240412: 11:15, 13:00东区鲗鱼涌分行香港鰂鱼涌英皇道1060号柏惠苑20240412: 09:45 注意事项 到达指定分行时&am…...

编程日记 2025/9/7 19:30:19

基于springboot的“嗨玩旅游网站”的设计与实现（源码+数据库+文档+PPT)

基于springboot的“嗨玩旅游网站”的设计与实现&#xff08;源码数据库文档PPT) 开发语言&#xff1a;Java 数据库&#xff1a;MySQL 技术&#xff1a;springboot 工具&#xff1a;IDEA/Ecilpse、Navicat、Maven 系统展示 系统功能结构图 局部E-R图 系统首页界面 系统注册…...

编程日记 2025/8/17 20:16:45

机器学习（3）——决策树

文章目录 1. 决策树基本原理1.1. 什么是决策树&#xff1f;1.2. 决策树的基本构成&#xff1a;1.3. 核心思想 2. 决策树的构建过程2.1. 特征选择2.1.1. 信息增益&#xff08;ID3&#xff09;2.1.2. 基尼不纯度&#xff08;CART&#xff09;2.1.3. 均方误差&#xff08;MSE&…...

编程日记 2025/9/3 3:44:38