Java多线程基础-11:工厂模式及代码案例之线程池(二)

简介: 这篇内容介绍了Java多线程基础,特别是线程池中的定时器和拒绝策略。

Java多线程基础-10:代码案例之定时器(一) +https://developer.aliyun.com/article/1520548?spm=a2c6h.13148508.setting.14.75194f0ethWdBZ


4、标准库提供的4种拒绝策略⭐


下面是标准库提供的四种拒绝策略。



  • ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 直接抛异常:如果线程池满了还在继续加任务,添加操作就直接抛出异常,新任务和老任务都执行不了了。(你一个礼拜周一到周日满课,天天早八到晚十,结果班长还要求你去打扫办公室。你一听这个消息,直接绷不住了,课也不上了,哇得一声嚎啕大哭。)


  • ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 添加任务的线程自己负责执行这个任务,即在哪个线程中写了submit()或execute()等向线程池中添加任务的方法,就由哪个线程来执行它要添加的任务。(你直接怼回去:我才不去呢,要去你自己去。)


  • ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy 丢弃最老的任务,即阻塞队列队首元素,不执行了,直接删除。(你看了一下课表,决定把最早要上的这一节课鸽了,去打扫。)


  • ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 丢弃最新的任务,只做原来的任务。(你还是继续上你的课,打扫办公室这个任务就直接丢弃了。)


注意,这里线程池并没有依赖于阻塞队列的阻塞行为,而是通过额外实现其它逻辑来更好地处理这个场景的操作。就好比班长告诉你你要去打扫卫生,然后他就阻塞住了,他也干不了别的你也干不了别的……最好的情况应当是你立即给出答复。在线程池中,并不希望依赖“满了阻塞”,而更主要是利用“空了阻塞”。


关于各个拒绝策略的具体场景,可以参考这篇文章:


🔗线程池的拒绝策略


三、代码实现线程池


下面代码实现了一个固定线程数的简单的线程池:


import java.util.*;
import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
 
class MyThreadPool{
    //阻塞队列用来存放任务
    private BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
 
    //提交任务
    public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
        queue.put(runnable);
    }
 
    //实现一个固定线程数的线程池
    public MyThreadPool(int n) {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(() -> {
                try {
                    while (true) {
                        //取出线程池中的一个任务
                        Runnable runnable = queue.take();
                        runnable.run();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            t.start();
        }
    }
}
public class ThreadDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThreadPool myThreadPool = new MyThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            int num = i;    //lambda表达式的变量捕获规则
            myThreadPool.submit(()->{
                System.out.println("hello " + num);
            });
        }
        Thread.sleep(3000);
    }
}


运行结果:




打印1000次


1、代码解析


核心的数据结构是BlockingQueue,它用于存放各个可执行的任务(runnable):


class MyThreadPool{
    //阻塞队列用来存放任务
    private BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
 
    //...
}


submit()就像生产者一样,给队列中添加任务:

1.
class MyThreadPool{
    //向线程池中提交任务
    public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
        queue.put(runnable);
    }
 
    //...
}


在线程池内部有一组总数为n的工作线程,它就像消费者一样,不停地从队列中取任务然后执行。


主线程中传入n为10,即线程数固定为10。在线程池构造方法中,通过for循环创建了10个工作线程。这10个工作线程是并发执行,无序调度的。每一个线程的任务都是不断从阻塞队列中获取任务并执行。因此这里为了保证工作线程的活跃,不会在执行完一个任务后立即终止线程,需要给取任务、执行任务的操作加上while(true)。如果没有while(true),线程执行完一个任务后就会终止,导致线程池中的线程数量不足,无法处理后续的任务(运行结果中只能打印10次)。


class MyThreadPool{
    //实现一个固定线程数的线程池
    public MyThreadPool(int n) {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(() -> {
                try {
                    while (true) {
                        //取出线程池中的一个任务
                        Runnable runnable = queue.take();
                        runnable.run();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            t.start();
        }
    }
 
    //...
}


主线程中,创建出线程池,并通过循环向其中添加1000个任务。这1000个任务先后被添加到阻塞队列中,工作线程从阻塞队列中获取任务并执行。注意,这里num的创建是由于lambda表达式(或匿名内部类)的变量捕获规则,它要求lambda表达式中捕获到的变量必须是final或实际final的(即不能被更改),由于变量 i 被更改了,因此重新创建一个变量来保存 i,代替 i 来使用:


public class ThreadDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThreadPool myThreadPool = new MyThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            int num = i;
            myThreadPool.submit(()->{
                System.out.println("hello " + num);
            });
        }
        Thread.sleep(3000);
    }
}


2、实际开发中如何给线程池设置合适的线程数量


实际不同的程序中,线程需要干的活大不相同。一个线程池的线程数量设置成几是比较合适的?这需要结合具体的任务情况,测试而定。


CPU密集型任务,主要做一些计算工作,要在 CPU 上运行。假设一个极端情况,如果你的线程执行的全是使用CPU资源的任务,那么线程数就不应该超过CPU的核心数(指逻辑核心)。

IO密集型任务,主要是等待 IO 操作(等待读写硬盘,读写网卡等),不怎么消耗 CPU 资源。如果你的线程全是使用IO,线程数就可以设置很多,远远超出 CPU 核心数。

不过,实践中很少有这么极端的情况,具体要通过测试的方式来确定,选取一个性能上恰当且资源使用上也恰当的这样一个均衡的结果。


测试的大体思路是:运行程序,通过记录时间戳计算一下执行时间(平均值),同时监测资源使用状态。


四、总结:线程池的执行流程


1. 任务提交


当有任务需要执行时,将任务提交给线程池。


2. 队列处理


线程池会将提交的任务放入任务队列中。任务队列是一个缓冲区,用于存储等待执行的任务。不同类型的线程池可能使用不同的任务队列。


3. 线程调度


线程池中的线程会从任务队列中获取任务。线程池会根据配置的核心线程数、最大线程数、线程空闲时间等参数来决定是否创建新的线程,或者复用空闲的线程来执行任务。


4. 任务执行


线程池中的工作线程会执行从任务队列中获取的任务。每个线程执行一个任务后,会继续从任务队列中获取下一个任务,直到线程池关闭或者没有更多的任务可以执行。


5. 线程回收


如果线程池中的线程空闲时间超过设定的时间(线程空闲时间设置的过程中),则线程会被回收,以减少资源消耗。但是,核心线程不会被回收,线程池会保持至少核心线程数的线程处于运行状态。


6. 线程池关闭


当不再需要线程池时,应该显式地关闭线程池,释放相关资源。关闭线程池后,线程池将不再接受新的任务,并且会等待所有已提交的任务执行完毕。


总结来说,线程池的执行流程涉及任务提交、队列处理、线程调度、任务执行和线程回收等步骤。通过线程池的管理,我们可以更好地控制线程的创建和销毁,提高程序的性能和效率,并避免因为频繁创建和销毁线程而导致的资源浪费和性能下降。


相关文章
|
11天前
|
安全 Java 编译器
深入理解Java中synchronized三种使用方式:助您写出线程安全的代码
`synchronized` 是 Java 中的关键字,用于实现线程同步,确保多个线程互斥访问共享资源。它通过内置的监视器锁机制,防止多个线程同时执行被 `synchronized` 修饰的方法或代码块。`synchronized` 可以修饰非静态方法、静态方法和代码块,分别锁定实例对象、类对象或指定的对象。其底层原理基于 JVM 的指令和对象的监视器,JDK 1.6 后引入了偏向锁、轻量级锁等优化措施,提高了性能。
35 3
|
11天前
|
NoSQL Redis
单线程传奇Redis,为何引入多线程?
Redis 4.0 引入多线程支持,主要用于后台对象删除、处理阻塞命令和网络 I/O 等操作,以提高并发性和性能。尽管如此,Redis 仍保留单线程执行模型处理客户端请求,确保高效性和简单性。多线程仅用于优化后台任务,如异步删除过期对象和分担读写操作,从而提升整体性能。
35 1
|
2月前
|
供应链 安全 NoSQL
PHP 互斥锁:如何确保代码的线程安全?
在多线程和高并发环境中,确保代码段互斥执行至关重要。本文介绍了 PHP 互斥锁库 `wise-locksmith`,它提供多种锁机制(如文件锁、分布式锁等),有效解决线程安全问题,特别适用于电商平台库存管理等场景。通过 Composer 安装后,开发者可以利用该库确保在高并发下数据的一致性和安全性。
39 6
|
3月前
|
Java 开发者
在Java多线程编程中,选择合适的线程创建方法至关重要
【10月更文挑战第20天】在Java多线程编程中,选择合适的线程创建方法至关重要。本文通过案例分析,探讨了继承Thread类和实现Runnable接口两种方法的优缺点及适用场景,帮助开发者做出明智的选择。
28 2
|
3月前
|
Java
Java中多线程编程的基本概念和创建线程的两种主要方式:继承Thread类和实现Runnable接口
【10月更文挑战第20天】《JAVA多线程深度解析:线程的创建之路》介绍了Java中多线程编程的基本概念和创建线程的两种主要方式:继承Thread类和实现Runnable接口。文章详细讲解了每种方式的实现方法、优缺点及适用场景,帮助读者更好地理解和掌握多线程编程技术,为复杂任务的高效处理奠定基础。
45 2
|
3月前
|
安全 Java
Java多线程通信新解:本文通过生产者-消费者模型案例,深入解析wait()、notify()、notifyAll()方法的实用技巧
【10月更文挑战第20天】Java多线程通信新解:本文通过生产者-消费者模型案例,深入解析wait()、notify()、notifyAll()方法的实用技巧,包括避免在循环外调用wait()、优先使用notifyAll()、确保线程安全及处理InterruptedException等,帮助读者更好地掌握这些方法的应用。
26 1
|
2月前
|
数据采集 Java Python
爬取小说资源的Python实践:从单线程到多线程的效率飞跃
本文介绍了一种使用Python从笔趣阁网站爬取小说内容的方法,并通过引入多线程技术大幅提高了下载效率。文章首先概述了环境准备,包括所需安装的库,然后详细描述了爬虫程序的设计与实现过程,包括发送HTTP请求、解析HTML文档、提取章节链接及多线程下载等步骤。最后,强调了性能优化的重要性,并提醒读者遵守相关法律法规。
69 0
|
3月前
|
存储 消息中间件 资源调度
C++ 多线程之初识多线程
这篇文章介绍了C++多线程的基本概念,包括进程和线程的定义、并发的实现方式,以及如何在C++中创建和管理线程,包括使用`std::thread`库、线程的join和detach方法,并通过示例代码展示了如何创建和使用多线程。
62 1
|
3月前
|
Java 开发者
在Java多线程编程中,创建线程的方法有两种:继承Thread类和实现Runnable接口
【10月更文挑战第20天】在Java多线程编程中,创建线程的方法有两种:继承Thread类和实现Runnable接口。本文揭示了这两种方式的微妙差异和潜在陷阱,帮助你更好地理解和选择适合项目需求的线程创建方式。
41 3
|
3月前
|
Java 开发者
Java多线程初学者指南:介绍通过继承Thread类与实现Runnable接口两种方式创建线程的方法及其优缺点
【10月更文挑战第20天】Java多线程初学者指南:介绍通过继承Thread类与实现Runnable接口两种方式创建线程的方法及其优缺点,重点解析为何实现Runnable接口更具灵活性、资源共享及易于管理的优势。
50 1