【 Executor线程池原理与源码】

简介: 【 Executor线程池原理与源码】

Executor线程池原理与源码

Executor是Java中一种常用的线程池实现,它提供了一种基于线程池的异步任务执行框架。在Java中,如果我们需要执行一个异步任务,通常会直接使用Thread创建一个线程来执行任务。但是如果要执行多个异步任务,这种方式可能会导致系统资源浪费,导致性能下降。

为了避免这种情况,Java提供了Executor框架,它可以调度线程池中的线程来执行任务,从而提高系统的性能和效率。接下来,我们将详细讲解Executor框架的原理和源码,并提供代码示例。

1. 线程池原理

线程池的原理非常简单,它由两部分组成:

1.1 线程池管理器(ThreadPoolManager)

线程池管理器用于创建和管理线程池。它是一个静态的工厂类,负责创建线程池和向线程池中添加任务。线程池管理器有一个任务队列,它使用BlockingQueue来保存任务。当一个新任务添加到线程池时,线程池管理器将任务放入任务队列中。线程池中的线程会从任务队列中取出任务并执行。当任务队列为空时,线程池的线程会进入等待状态,等待新的任务。

1.2 线程池(ThreadPoolExecutor)

线程池由若干个线程和任务队列组成。线程池的任务是执行线程池管理器中添加到任务队列中的任务。当线程池中的任一线程执行完当前任务后,它会从任务队列中取出下一个任务并执行。如果任务队列为空,线程池中的线程会进入等待状态,等待新的任务。

线程池的核心参数有7个:

  • corePoolSize(线程池的核心线程数)
  • maximumPoolSize(线程池中允许的最大线程数)
  • keepAliveTime(线程池中没有任务执行时,线程保持存活的时间)
  • unit(keepAliveTime的时间单位)
  • workQueue(线程池中的任务队列)
  • threadFactory(线程工厂,用于创建新线程)
  • handler(拒绝策略)

2. Executor框架源码

Java中提供了Executor框架,它可以将线程的创建、管理、调度和资源回收等都封装在一起。在Executor框架中,有三个主要的接口:

  • Executor:是一个顶层接口,它提供了一个execute(Runnable command)方法,用于执行一个任务。
  • ExecutorService:是一个扩展接口,它提供了一些用于关闭线程池和等待任务完成的方法。它继承了Executor接口,并添加了一些扩展功能。
  • ScheduledExecutorService:是一个扩展接口,它提供了一些用于以计划任务的形式执行任务的方法。

在Java中,我们可以通过下面的代码来创建一个线程池:

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
executor.execute(new Runnable() {
    public void run() {
        // 任务处理逻辑
    }
});

在这段代码中,我们创建了一个大小为10的固定线程池,并通过execute()方法将任务提交到线程池中执行。

3. 代码示例

下面是一个简单的Executor框架的代码示例:

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ExecutorExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个大小为10的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
        // 提交10个任务到线程池中
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executor.execute(new Task(i));
        }
        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
    static class Task implements Runnable {
        private int taskId;
        public Task(int taskId) {
            this.taskId = taskId;
        }
        public void run() {
            System.out.println("Task #" + taskId + " is running.");
        }
    }
}

在这个示例中,我们通过Executors.newFixedThreadPool()方法创建了一个大小为10的线程池,并提交了10个任务到线程池中。每个任务都会打印一个含有任务编号的信息。

4. 总结

Executor框架提供了一种方便的方式来执行异步任务,它可以避免线程创建和管理的复杂性,并提高系统的性能和效率。在使用Executor框架时,我们需要了解其原理和使用方法,并根据实际需求选择合适的线程池类型和参数。

小故事

有一个小村庄,村民们常常需要挑水、种田、照料牲畜等工作,但他们人力有限,不能同时进行所有工作。为了解决这个问题,村民们决定建立一个工作队伍,由一些人来负责挑水、一些人负责种田、一些人负责照料牲畜,以此来提高工作效率。

这个小村庄的例子,正是Executor线程池的原理。线程池是由一组线程组成的工作队列,其中每个线程都可用于执行任务。这个队列中的任务通常是一些可以并行处理的独立工作单元。线程池可以自动调度线程,使用现有的线程来处理已到达的任务,而不是每个任务都创建一个新线程。

在Java中,线程池的实现是通过ThreadPoolExecutor类来实现的。ThreadPoolExecutor使用一个工作队列来存储需要执行的任务,以及一些线程来执行这些任务。当一个任务提交给线程池时,ThreadPoolExecutor会检查是否有空闲线程,如果有,它将把任务交给其中一个空闲线程执行。如果没有空闲线程,那么任务将被添加到工作队列中等待执行。当线程完成一个任务后,它会从工作队列中获取下一个任务并执行,直到线程池被关闭或者出现异常。

因此,通过Executor线程池,我们可以更加高效地处理任务,将任务分配给线程池中的线程去执行,提高了任务的执行效率,并且避免了频繁地创建和销毁线程的开销。


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