多线程使用线程池实现一个简单线程池

Posted 2022-07-01 Perceus

@TOC

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为什么要引入线程池

• 我们知道我们每次创建 启动 销毁一个线程的消耗是较大的 所以引入线程池的最大的好处就是减少每次启动 销毁线程的损耗

那么他是如何实现减少的?

简单举个例子：

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为什么线程池子比系统申请释放快？

为了理解这个问题，我们就得理解一组重要的概念。

举一个形象的例子：

下面，我们来看一下 Java标准库中是怎样的体现。

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Java标准库中的线程池使用

ThreadPoolExecutor

创建线程池其中参数的理解

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
        int maximumPoolSize,
        long keepAliveTime,
        TimeUnit unit,
        BlockingQueue<Runnable> workQueue,
        ThreadFactory threadFactory,
        RejectedExecutionHandler handler)

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ThreadPoolExecutor

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Executors

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线程池执行流程

根据上图场景,我们可以将自己想象成快递站的老板,试想一下,假如此时一有人过来寄东西了,那我就雇佣一个临时工,等处理完了,立马就将他解雇,可以是可以,但是好像不太划算,毕竟频繁的雇佣解雇临时工开销开始比较大的.

​ 灵机一动,我决定按照自己店里的实际需要,聘请 3 位正式员工,要是他们仨都忙着,那我就将要寄出的包裹先放在我的小店里,等他们三个将手里的包裹处理完了之后,就继续处理小店里堆积的包裹,开销也不是很大,日子过的云淡风轻~

​ 但是没想到,618活动来的让我措手不及,很快我的小店就堆满了,三个正式员工也处理不过来,那这个时候还有人来寄包裹可怎么办,不能伤了寄件人的心呀~为了展示我们的实力,小店虽小,还是能多站下几个人的,不要慌,我再雇佣临时工不就好了嘛,场地限制,我的店里最多只能站6个人,也就是我最多同时只能雇3个临时工,这下舒坦了.

​ 但是好日子没几天,还是我太稚嫩,低估了消费者的实力,很快,包裹堆满了小店,看着他们六个人忙的不可开交,我也是心疼,此时,还有源源不断的人来寄包裹,这下,我是真的没有办法啦,该伤的心还是得伤,心有余而力不足,只好拒绝并告知他们另寻他处吧~

​ 当完老板再留恋不舍也要缓过神来呀,再对照上面流程图理解一下线程池吧~核心线程对应到的是3个正式员工,阻塞队列对应到快递小店的存储包裹区,线程池对应到小店的前台(最多能站6个人).

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手动实现线程池

线程池里面都有什么？

我要实现的线程池，不光要管理任务 和 线程，还需要它们相互配合。

1. 有一个类描述具体线程是干啥的(借助Runnable实现)

static class Command implements Runnable 
        private int num;
        public Command(int num) 
            this.num = num;
        

        @Override
        public void run() 
            System.out.println("正在执行任务: " + num);
        
    

2. 需要一个阻塞队里去记录若干任务BlockingQueue

// 本质上就是一个生产者消费者模型.
    // 调用 execute 的代码就是生产者. 生产了任务 (Runnable 对象)
    // worker 线程就是消费者. 消费了队列中的任务.
    // 交易场所就是 BlockingQueue
    static class MyThreadPool2 
        // 这个阻塞队列用于组织若干个任务
        private BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
        // 这个 List 用来组织若干个工作线程
        private List<Worker> workers = new ArrayList<>();
        // 一个线程池内部应该有多少个线程, 需要根据实际情况来确定.
        // 当前写的 "10" 纯粹是拍脑门
        private static final int maxWorkerCount = 10;

        // 实现 execute 方法 和 shutdown 方法
        public void execute(Runnable command) throws InterruptedException 
            // 也是使用延时加载的方式来创建线程.
            // 当线程池中的线程数目比较少的时候, 新创建线程来作为工作线程.
            // 如果线程数目已经比较多了(达到设定的阈值), 就不用新建线程了.
            if (workers.size() < maxWorkerCount) 
                Worker worker = new Worker(queue, workers.size());
                worker.start();
                workers.add(worker);
            
            queue.put(command);
        

        // 当 shutdown 结束之后, 意味着所有的线程一定都结束了.
        public void shutdown() throws InterruptedException 
            // 终止掉所有的线程.
            for (Worker worker : workers) 
                worker.interrupt();
            
            // 还需要等待每个线程执行结束.
            for (Worker worker : workers) 
                worker.join();
            
        
    

3. 需要一个类去工作实现线程

// 使用这个类来描述当前的工作线程是啥样的.
    static class Worker extends Thread 
        private int id = 0;
        // 每个 Worker 线程都需要从任务队列中取任务.
        // 需要能够获取到任务队列的实例
        private BlockingQueue<Runnable> queue = null;

        public Worker(BlockingQueue<Runnable> queue, int id) 
            this.queue = queue;
            this.id = id;
        

        @Override
        public void run() 
            // 注意此处的 try 把 while 包裹进去了.
            // 目的是只要线程收到异常, 就会立刻结束 run 方法(也就是结束线程)
            try  
                while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) 
                    Runnable command = queue.take();
                    System.out.println("thread " + id + " running...");
                    command.run();
                
             catch (InterruptedException e) 
                // 线程被结束.
                System.out.println("线程被终止");
            
        
    

4. 需要一个链表去存储所有线程 方便我们shutdown所有线程

   // 当 shutdown 结束之后, 意味着所有的线程一定都结束了.
        public void shutdown() throws InterruptedException 
            // 终止掉所有的线程.
            for (Worker worker : workers) 
                worker.interrupt();
            
            // 还需要等待每个线程执行结束.
            for (Worker worker : workers) 
                worker.join();
            
        

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代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class TeacterThreadPool 
    // 使用这个类来描述当前的工作线程是啥样的.
    static class Worker extends Thread 
        private int id = 0;
        // 每个 Worker 线程都需要从任务队列中取任务.
        // 需要能够获取到任务队列的实例
        private BlockingQueue<Runnable> queue = null;

        public Worker(BlockingQueue<Runnable> queue, int id) 
            this.queue = queue;
            this.id = id;
        

        @Override
        public void run() 
            // 注意此处的 try 把 while 包裹进去了.
            // 目的是只要线程收到异常, 就会立刻结束 run 方法(也就是结束线程)
            try  
                while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) 
                    Runnable command = queue.take();
                    System.out.println("thread " + id + " running...");
                    command.run();
                
             catch (InterruptedException e) 
                // 线程被结束.
                System.out.println("线程被终止");
            
        
    

    // 本质上就是一个生产者消费者模型.
    // 调用 execute 的代码就是生产者. 生产了任务 (Runnable 对象)
    // worker 线程就是消费者. 消费了队列中的任务.
    // 交易场所就是 BlockingQueue
    static class MyThreadPool2 
        // 这个阻塞队列用于组织若干个任务
        private BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
        // 这个 List 用来组织若干个工作线程
        private List<Worker> workers = new ArrayList<>();
        // 一个线程池内部应该有多少个线程, 需要根据实际情况来确定.
        // 当前写的 "10" 纯粹是拍脑门
        private static final int maxWorkerCount = 10;

        // 实现 execute 方法 和 shutdown 方法
        public void execute(Runnable command) throws InterruptedException 
            // 也是使用延时加载的方式来创建线程.
            // 当线程池中的线程数目比较少的时候, 新创建线程来作为工作线程.
            // 如果线程数目已经比较多了(达到设定的阈值), 就不用新建线程了.
            if (workers.size() < maxWorkerCount) 
                Worker worker = new Worker(queue, workers.size());
                worker.start();
                workers.add(worker);
            
            queue.put(command);
        

        // 当 shutdown 结束之后, 意味着所有的线程一定都结束了.
        public void shutdown() throws InterruptedException 
            // 终止掉所有的线程.
            for (Worker worker : workers) 
                worker.interrupt();
            
            // 还需要等待每个线程执行结束.
            for (Worker worker : workers) 
                worker.join();
            
        
    

    static class Command implements Runnable 
        private int num;
        public Command(int num) 
            this.num = num;
        

        @Override
        public void run() 
            System.out.println("正在执行任务: " + num);
        
    

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        MyThreadPool2 pool = new MyThreadPool2();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) 
            pool.execute(new Command(i));
        
        Thread.sleep(2000);
        pool.shutdown();
        System.out.println("线程池已经被销毁");
    

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