最新Java基础系列课程--Day14-多线程编程(二)https://developer.aliyun.com/article/1423551
五、线程池
5.1 线程池概述
各位小伙伴,接下来我们学习一下线程池技术。先认识一下什么是线程池技术? 其实,线程池就是一个可以复用线程的技术。
要理解什么是线程复用技术,我们先得看一下不使用线程池会有什么问题,理解了这些问题之后,我们在解释线程复用同学们就好理解了。
假设:用户每次发起一个请求给后台,后台就创建一个新的线程来处理,下次新的任务过来肯定也会创建新的线程,如果用户量非常大,创建的线程也讲越来越多。然而,创建线程是开销很大的,并且请求过多时,会严重影响系统性能。
而使用线程池,就可以解决上面的问题。如下图所示,线程池内部会有一个容器,存储几个核心线程,假设有3个核心线程,这3个核心线程可以处理3个任务。
但是任务总有被执行完的时候,假设第1个线程的任务执行完了,那么第1个线程就空闲下来了,有新的任务时,空闲下来的第1个线程可以去执行其他任务。依此内推,这3个线程可以不断的复用,也可以执行很多个任务。
所以,线程池就是一个线程复用技术,它可以提高线程的利用率。
5.2 创建线程池
在JDK5版本中提供了代表线程池的接口ExecutorService,而这个接口下有一个实现类叫ThreadPoolExecutor类,使用ThreadPoolExecutor类就可以用来创建线程池对象。
下面是它的构造器,参数比较多,不要怕,干就完了_。
接下来,用这7个参数的构造器来创建线程池的对象。代码如下
ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor( 3, //核心线程数有3个 5, //最大线程数有5个。 临时线程数=最大线程数-核心线程数=5-3=2 8, //临时线程存活的时间8秒。 意思是临时线程8秒没有任务执行,就会被销毁掉。 TimeUnit.SECONDS,//时间单位(秒) new ArrayBlockingQueue<>(4), //任务阻塞队列,没有来得及执行的任务在,任务队列中等待 Executors.defaultThreadFactory(), //用于创建线程的工厂对象 new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() //拒绝策略 );
关于线程池,我们需要注意下面的两个问题
- 临时线程什么时候创建?
新任务提交时,发现核心线程都在忙、任务队列满了、并且还可以创建临时线程,此时会创建临时线程。
- 什么时候开始拒绝新的任务?
核心线程和临时线程都在忙、任务队列也满了、新任务过来时才会开始拒绝任务。
5.3 线程池执行Runnable任务
创建好线程池之后,接下来我们就可以使用线程池执行任务了。线程池执行的任务可以有两种,一种是Runnable任务;一种是callable任务。下面的execute方法可以用来执行Runnable任务。
先准备一个线程任务类
public class MyRunnable implements Runnable{ @Override public void run() { // 任务是干啥的? System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ==> 输出666~~"); //为了模拟线程一直在执行,这里睡久一点 try { Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
下面是执行Runnable任务的代码,注意阅读注释,对照着前面的7个参数理解。
ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor( 3, //核心线程数有3个 5, //最大线程数有5个。 临时线程数=最大线程数-核心线程数=5-3=2 8, //临时线程存活的时间8秒。 意思是临时线程8秒没有任务执行,就会被销毁掉。 TimeUnit.SECONDS,//时间单位(秒) new ArrayBlockingQueue<>(4), //任务阻塞队列,没有来得及执行的任务在,任务队列中等待 Executors.defaultThreadFactory(), //用于创建线程的工厂对象 new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() //拒绝策略 ); Runnable target = new MyRunnable(); pool.execute(target); // 线程池会自动创建一个新线程,自动处理这个任务,自动执行的! pool.execute(target); // 线程池会自动创建一个新线程,自动处理这个任务,自动执行的! pool.execute(target); // 线程池会自动创建一个新线程,自动处理这个任务,自动执行的! //下面4个任务在任务队列里排队 pool.execute(target); pool.execute(target); pool.execute(target); pool.execute(target); //下面2个任务,会被临时线程的创建时机了 pool.execute(target); pool.execute(target); // 到了新任务的拒绝时机了! pool.execute(target);
执行上面的代码,结果输出如下
5.4 线程池执行Callable任务
接下来,我们学习使用线程池执行Callable任务。callable任务相对于Runnable任务来说,就是多了一个返回值。
执行Callable任务需要用到下面的submit方法
先准备一个Callable线程任务
public class MyCallable implements Callable<String> { private int n; public MyCallable(int n) { this.n = n; } // 2、重写call方法 @Override public String call() throws Exception { // 描述线程的任务,返回线程执行返回后的结果。 // 需求:求1-n的和返回。 int sum = 0; for (int i = 1; i <= n; i++) { sum += i; } return Thread.currentThread().getName() + "求出了1-" + n + "的和是:" + sum; } }
再准备一个测试类,在测试类中创建线程池,并执行callable任务。
public class ThreadPoolTest2 { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1、通过ThreadPoolExecutor创建一个线程池对象。 ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor( 3, 5, 8, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(4), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); // 2、使用线程处理Callable任务。 Future<String> f1 = pool.submit(new MyCallable(100)); Future<String> f2 = pool.submit(new MyCallable(200)); Future<String> f3 = pool.submit(new MyCallable(300)); Future<String> f4 = pool.submit(new MyCallable(400)); // 3、执行完Callable任务后,需要获取返回结果。 System.out.println(f1.get()); System.out.println(f2.get()); System.out.println(f3.get()); System.out.println(f4.get()); } }
执行后,结果如下图所示
5.5 线程池工具类(Executors)
有同学可能会觉得前面创建线程池的代码参数太多、记不住,有没有快捷的创建线程池的方法呢?有的。Java为开发者提供了一个创建线程池的工具类,叫做Executors,它提供了方法可以创建各种不能特点的线程池。如下图所示
接下来,我们演示一下创建固定线程数量的线程池。这几个方法用得不多,所以这里不做过多演示,同学们了解一下就行了。
public class ThreadPoolTest3 { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1、通过Executors创建一个线程池对象。 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(17); // 老师:核心线程数量到底配置多少呢??? // 计算密集型的任务:核心线程数量 = CPU的核数 + 1 // IO密集型的任务:核心线程数量 = CPU核数 * 2 // 2、使用线程处理Callable任务。 Future<String> f1 = pool.submit(new MyCallable(100)); Future<String> f2 = pool.submit(new MyCallable(200)); Future<String> f3 = pool.submit(new MyCallable(300)); Future<String> f4 = pool.submit(new MyCallable(400)); System.out.println(f1.get()); System.out.println(f2.get()); System.out.println(f3.get()); System.out.println(f4.get()); } }
Executors创建线程池这么好用,为什么不推荐同学们使用呢?原因在这里:看下图,这是《阿里巴巴Java开发手册》提供的强制规范要求。
六、补充知识
最后,我们再补充几个概念性的知识点,同学们知道这些概念什么意思就可以了。
6.1 并发和并行
先学习第一个补充知识点,并发和并行。在讲解并发和并行的含义之前,我们先来了解一下什么是进程、线程?
- 正常运行的程序(软件)就是一个独立的进程
- 线程是属于进程,一个进程中包含多个线程
- 进程中的线程其实并发和并行同时存在(继续往下看)
我们可以打开系统的任务管理器看看(快捷键:Ctrl+Shfit+Esc),自己的电脑上目前有哪些进程。
知道了什么是进程和线程之后,接着我们再来学习并发和并行的含义。
首先,来学习一下什么是并发?
进程中的线程由CPU负责调度执行,但是CPU同时处理线程的数量是优先的,为了保证全部线程都能执行到,CPU采用轮询机制为系统的每个线程服务,由于CPU切换的速度很快,给我们的感觉这些线程在同时执行,这就是并发。(简单记:并发就是多条线程交替执行)
接下,再来学习一下什么是并行?
并行指的是,多个线程同时被CPU调度执行。如下图所示,多个CPU核心在执行多条线程
最后一个问题,多线程到底是并发还是并行呢?
其实多个线程在我们的电脑上执行,并发和并行是同时存在的。