【高薪程序员必看】万字长文拆解Java并发编程!(9-2):并发工具-线程池

简介: 🌟 ​大家好,我是摘星!​ 🌟今天为大家带来的是并发编程中的强力并发工具-线程池,废话不多说让我们直接开始。

 

image.gif 编辑

🌟 大家好,我是摘星! 🌟

今天为大家带来的是并发编程中的强力并发工具-线程池,废话不多说让我们直接开始。

目录

9.1.5. ThreadPoolExecutor

9.1.5.1. 状态和数量

9.1.5.2. 构造方法

9.1.5.3. Executors-newFixedThreadPool

9.1.5.4. Executors-newCachedThreadPool

9.1.5.5. Executors-newSingleThreadExecutor

9.1.5.6. Executors-newSingleThreadExecutor

9.1.5.7. 创建线程池方法对比

9.1.5.8. 提交任务方法

9.1.5.9. 关闭线程池


9.1.5. ThreadPoolExecutor

9.1.5.1. 状态和数量

image.gif 编辑

ThreadPoolExecutor状态和数量:

状态名

高3位

接受新任务

处理阻塞队列任务

说明

RUNNING

111

Y

Y

接受新任务,并会处理阻塞队列中的任务

SHUTDOWN

000

N

Y

不会接受新任务,但会处理阻塞队列中剩余的任务

STOP

001

N

N

中断正在执行的任务,抛弃阻塞队列中的任务

TERMINATED

010

-

-

任务全部执行完毕,活动线程数为0,即将进入终结

TERMINATED

011

-

-

线程池终结

采用int高3位表示线程池状态,低29位表示线程数量,存储在一个原子变量ctl中,目的是将线程状态与线程个数合二为一,这样就可以用一次CAS对其赋值

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0))

从数字上,TERMINATED>TERMINATED>STOP>SHUTDOWN>RUNNING,高三位的1表示负数

9.1.5.2. 构造方法

public ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,//核心线程数(最多保留的线程数)
    int maximumPoolSize,//最大线程数
    long keepAliveTime,//生存时间,针对救急线程
    TimeUnit unit,//时间单位,针对救急线程
    BlockingQueue<Runnable> workQueue,//阻塞队列
    ThreadFactory threadFactory,//线程工厂,创建线程时起名字
    RejectedExecutionHandler handler)//拒绝策略

image.gif

ThreadPoolExecutor的工作流程:

  1. ThreadPoolExecutor包含两类线程:核心线程和救急线程,采用懒加载的创建方式,存在救急线程的前提是选择有界队列
  2. corePoolSize指核心线程数,maximumPoolSize指核心线程数+救急线程数
  3. 当核心线程都在执行任务且阻塞队列已满但是还有任务继续入队时,ThreadPoolExecutor会先检查线程池中是否可以有救急线程
  4. 有,救急线程执行多出来的任务,执行完任务等待keepAliveTime后,要是没有任务继续入队,救急线程就会被销毁,下次高峰期才会再次创建救急线程
  5. 没有,说明任务数超过了maximumPoolSize,采用拒绝策略
  6. JDK提供了4中拒绝策略

    image.gif 编辑
  1. AbortPolicy:抛出RejectedExecutionException异常,默认策略
  2. CallerRunsPolicy:让调用者运行任务
  3. DiscardPolicy:放弃本次任务
  4. DiscardOldestPolicy:放弃队列中最早的任务,本任务取而代之
  1. 第三方框架中也有一些拒绝策略的扩展
  1. DubboAbortPolicy基础上增加日志功能,并调用jstack抓取当前栈中的信息,方便定位问题
  2. Netty创建新的线程来执行任务,这样实现并不好,因为就没有了限制
  3. ActiveMQ超时等待60s
  4. PinPoint使用了一个拒绝策略链,尝试策略链中每一个拒绝策略

9.1.5.3. Executors-newFixedThreadPool

//创建一个固定大小的线程池:适用于任务量已知,相对耗时的任务
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {//传递的线程数
return new ThreadPoolExecutor(
    //核心线程数:nThreads,最大线程数:nThreads
    nThreads, nThreads,//没有救急线程
    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,//存活时间:0毫秒
    //阻塞队列:LinkedBlockingQueue无界队列
    new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

image.gif

9.1.5.4. Executors-newCachedThreadPool

//创建一个缓冲线程池:适用于任务量不断增长,但每个任务执行时间较短的情况
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(
        //核心线程数:0最大线程数:2,147,483,647
        0, Integer.MAX_VALUE,//没有核心线程,全都是救急线程,且可以无限创建,存活时间为60s
        60L, TimeUnit.SECONDS,//存活时间:60秒
        //阻塞队列:SynchronousQueue同步队列,没有容量,一手交钱一手交货
        new SynchronousQueue<Runnable>(),
    );
}

image.gif

9.1.5.5. Executors-newSingleThreadExecutor

//创建一个单线程线程池:适用于任务是串行执行,多出来的任务排队
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
    (new ThreadPoolExecutor(
        //核心线程数1,最大线程数1
        1, 1,
        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,//存活时间0毫秒
        //阻塞队列:LinkedBlockingQueue无界队列
        new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

image.gif

9.1.5.6. Executors-newSingleThreadExecutor

//创建一个带有任务调用的线程池
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
//延时执行任务
public <V> ScheduledFuture<V> schedule(
    //具体执行的任务对象
    Runnable command,
    //延时时间
    long delay,
    TimeUnit unit);
//定时执行任务
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(
    //具体的执行任务对象
    Runnable command,
    //初始延时时间
    long initialDelay,
    //任务之间的执行延迟时间:从上一次任务开始执行时,延迟时间就开始
    long period,
    TimeUnit unit);
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(
    //具体的执行任务对象
    Runnable command,
    //初始延时时间
    long initialDelay,
    //任务之间的执行延迟时间:从上一次任务执行结束时,延迟时间才开始
    long delay,
    TimeUnit unit)

image.gif

9.1.5.7. 创建线程池方法对比

newSingleThreadExecutor()与自己创建一个单线程串行执行任务的区别:

  • 自己创建一个单线程串行执行任务如果遇到异常情况,没有任务补救措施,整个程序停止
  • newSingleThreadExecutor()遇到异常情况还会创建一个新的线程,保持始终有一个线程工作

newSingleThreadExecutor()newFixedThreadPool(1)的区别

  • newSingleThreadExecutor()线程数始终为1,不能修改,FinalizableDelegatedExecutorService应用的是装饰器模式,对外只暴露了ExecutorService接口,不能调用ThreadPoolExecutor中特有的方法
  • newFixedThreadPool(1)初始线程数为1,之后还可以通过对外暴露的ThreadPoolExecutor对象来调用其setCorePoolSize()来修改线程数

9.1.5.8. 提交任务方法

//执行任务
void execute(Runnable command);
//提交任务task,用返回值Future获取任务执行的结果
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
//提交tasks中所有任务
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)throws InterruptedException;
//超时时间
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException;
//提交tasks中所有任务,哪个任务先执行完毕,返回此任务的返回结果,其他任务取消
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)throws InterruptedException, ExecutionException;
//超时时间
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException;

image.gif

@Slf4j
public class SubmitTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        invokeAny(pool);
    }
    private static void invokeAny(ExecutorService pool) throws InterruptedException, ExecutionException {
        Object result = pool.invokeAny(Arrays.asList(
                () -> {
                    log.debug("running...111");
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
                    log.debug("end...111");
                    return "1";
                },
                () -> {
                    log.debug("running...222");
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
                    log.debug("end...222");
                    return "2";
                },
                () -> {
                    log.debug("running...333");
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
                    log.debug("end...333");
                    return "3";
                }
        ));
        log.debug("执行结果:{}",result);
    }
    private static void invokeAll(ExecutorService pool) throws InterruptedException {
        List<Future<Object>> futures = pool.invokeAll(Arrays.asList(
                () -> {
                    log.debug("running...111");
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
                    return "1";
                },
                () -> {
                    log.debug("running...222");
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
                    return "2";
                },
                () -> {
                    log.debug("running...333");
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
                    return "3";
                }
        ));
        futures.forEach(future -> {
            try {
                log.debug("执行结果:{}", future.get());
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });
    }
    private static void submit(ExecutorService pool) throws InterruptedException, ExecutionException {
        Future<String> future = pool.submit(() -> {
            log.debug("正在执行");
            Thread.sleep(1000);
            return "任务结束";
        });
        log.debug("执行结果:{}", future.get());
    }
}

image.gif

9.1.5.9. 关闭线程池

/*
1.将线程池状态变为SHUTDOWN
2.不会接受新任务,把剩余任务完成
3.不会阻塞调用线程
*/
public void shutdown() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        checkShutdownAccess();
        //修改线程池状态
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        //打断空闲的线程
        interruptIdleWorkers();
        onShutdown(); // 扩展点 ScheduledThreadPoolExecutor
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    //尝试终止线程池,检查线程池状态是否为TERMINATED
    tryTerminate();
}

image.gif

/*
1.将线程池状态变为STOP
2.不会接受新任务,剩余任务抛弃并返回
3.用interrupt打断正在执行任务的线程
*/
public List<Runnable> shutdownNow() {
    List<Runnable> tasks;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        checkShutdownAccess();
        //修改线程池状态
        advanceRunState(STOP);
        //打断所有线程
        interruptWorkers();
        //将剩余任务返回
        tasks = drainQueue();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    //尝试终止线程池,检查线程池状态是否为TERMINATED
    tryTerminate();
    return tasks;
}

image.gif

//检查线程池状态是否处于RUNNING,是返回false,否返true
public boolean isShutdown();
//检查线程池状态是否处于TERMINATED,是返回true,否返false
public boolean isTerminated();
//调用shutdown()方法后,线程池不会等待所有线程任务执行结束
//如果想在线程池TERMINATED后做些事情,可以用此方法等待
public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException

image.gif

相关文章
|
2月前
|
IDE Java 编译器
java编程最基础学习
Java入门需掌握:环境搭建、基础语法、面向对象、数组集合与异常处理。通过实践编写简单程序,逐步深入学习,打牢编程基础。
210 1
|
2月前
|
Java
如何在Java中进行多线程编程
Java多线程编程常用方式包括:继承Thread类、实现Runnable接口、Callable接口(可返回结果)及使用线程池。推荐线程池以提升性能,避免频繁创建线程。结合同步与通信机制,可有效管理并发任务。
151 6
|
3月前
|
SQL Java 数据库
2025 年 Java 从零基础小白到编程高手的详细学习路线攻略
2025年Java学习路线涵盖基础语法、面向对象、数据库、JavaWeb、Spring全家桶、分布式、云原生与高并发技术,结合实战项目与源码分析,助力零基础学员系统掌握Java开发技能,从入门到精通,全面提升竞争力,顺利进阶编程高手。
612 1
|
2月前
|
安全 前端开发 Java
从反射到方法句柄:深入探索Java动态编程的终极解决方案
从反射到方法句柄,Java 动态编程不断演进。方法句柄以强类型、低开销、易优化的特性,解决反射性能差、类型弱、安全性低等问题,结合 `invokedynamic` 成为支撑 Lambda 与动态语言的终极方案。
152 0
|
2月前
|
设计模式 缓存 安全
【JUC】(6)带你了解共享模型之 享元和不可变 模型并初步带你了解并发工具 线程池Pool,文章内还有饥饿问题、设计模式之工作线程的解决于实现
JUC专栏第六篇,本文带你了解两个共享模型:享元和不可变 模型,并初步带你了解并发工具 线程池Pool,文章中还有解决饥饿问题、设计模式之工作线程的实现
155 2
|
5月前
|
Java API 微服务
为什么虚拟线程将改变Java并发编程?
为什么虚拟线程将改变Java并发编程?
306 83
|
2月前
|
Java 调度 数据库
Python threading模块:多线程编程的实战指南
本文深入讲解Python多线程编程,涵盖threading模块的核心用法:线程创建、生命周期、同步机制(锁、信号量、条件变量)、线程通信(队列)、守护线程与线程池应用。结合实战案例,如多线程下载器,帮助开发者提升程序并发性能,适用于I/O密集型任务处理。
265 0
|
3月前
|
算法 Java
Java多线程编程:实现线程间数据共享机制
以上就是Java中几种主要处理多线程序列化资源以及协调各自独立运行但需相互配合以完成任务threads 的技术手段与策略。正确应用上述技术将大大增强你程序稳定性与效率同时也降低bug出现率因此深刻理解每项技术背后理论至关重要.
235 16
|
10月前
|
Linux
Linux编程: 在业务线程中注册和处理Linux信号
通过本文,您可以了解如何在业务线程中注册和处理Linux信号。正确处理信号可以提高程序的健壮性和稳定性。希望这些内容能帮助您更好地理解和应用Linux信号处理机制。
186 26
|
10月前
|
Linux
Linux编程: 在业务线程中注册和处理Linux信号
本文详细介绍了如何在Linux中通过在业务线程中注册和处理信号。我们讨论了信号的基本概念,并通过完整的代码示例展示了在业务线程中注册和处理信号的方法。通过正确地使用信号处理机制,可以提高程序的健壮性和响应能力。希望本文能帮助您更好地理解和应用Linux信号处理,提高开发效率和代码质量。
190 17

热门文章

最新文章