JavaFX 多线程之 ThreadPoolExecutor 线程池

Posted 2021-06-02 Calvin Chan

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JavaFX 多线程之 ThreadPoolExecutor 线程池相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

JavaFX 多线程之 ThreadPoolExecutor 线程池

一、开发环境
二、ThreadPoolExecutor 介绍
三、ThreadPoolExecutor 实现
四、Task 实现
五、示例代码

一、开发环境

IntelliJ IDEA 2020.2.3 + JDK 1.8 + JavaFX Scene Builder 2.0

二、ThreadPoolExecutor 介绍

ThreadPoolExecutor 是用来处理异步任务的一个接口，可以将其理解成为一个线程池和一个任务队列，提交到 ExecutorService 对象的任务会被放入任务队列或者直接被线程池中的线程执行。

ThreadPoolExecutor 对线程池和队列的使用方式如下：

从线程池中获取可用线程执行任务，如果没有可用线程则使用 ThreadFactory 创建新的线程，直到线程数达到 corePoolSize 限制
线程池线程数达到 corePoolSize 以后，新的任务将被放入队列，直到队列不能再容纳更多的任务
当队列不能再容纳更多的任务以后，会创建新的线程，直到线程数达到 maxinumPoolSize 限制
线程数达到 maxinumPoolSize 限制以后新任务会被拒绝执行，调用 RejectedExecutionHandler 进行处理

三、ThreadPoolExecutor 实现

1、JavaFX 界面

在这里插入图片描述

2、线程池实例初始化 MyThreadPoolExecutor

MyThreadPoolExecutor 是对线程池实例的初始化

import java.util.concurrent.*;

/**
 * 线程池
 * @author wxhntmy
 */
public class MyThreadPoolExecutor {

    /**
     * 核心线程池大小
     */
    int corePoolSize = 2;
    /**
     * 最大线程池大小
     */
    int maximumPoolSize = 4;
    /**
     * 线程最大空闲时间
     */
    long keepAliveTime = 10;
    /**
     * 时间单位
     */
    TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
    /**
     * 线程等待队列
     */
    BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(2);
    /**
     * 线程创建工厂
     */
    ThreadFactory threadFactory = new NameTreadFactory();
    /**
     * 拒绝策略
     */
    RejectedExecutionHandler handler = new MyIgnorePolicy();

    /**
     * 构造函数：初始化线程池
     * @param corePoolSize 线程池大小
     * @param maximumPoolSize 最大线程池大小
     * @param keepAliveTime 线程最大空闲时间
     */
    public MyThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime) {
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.keepAliveTime = keepAliveTime;
    }

    /**
     * 构造函数
     */
    public MyThreadPoolExecutor() {

    }

    /**
     * 默认线程池
     * @return 线程池
     */
    public ExecutorService createNewThreadPool(){
        return new ThreadPoolExecutor(this.corePoolSize, this.maximumPoolSize, this.keepAliveTime, this.unit,
                this.workQueue, this.threadFactory, this.handler);
    }
    
    /**
     * newFixedThreadPool：数量固定大小，该线程池重用在共享的无边界队列上运行的固定数量的线程。
     * 在任何时候，最多 corePoolSize（构造函数的参数，核心线程数与最大线程数相等）个线程都是活动的处理任务。
     * 如果在所有线程都处于活动状态时提交了其他任务，则它们将在队列中等待，直到某个线程可用为止。
     * 如果在关闭之前执行过程中由于执行失败导致任何线程终止，则在执行后续任务时将使用新线程代替。
     * 池中的线程将一直存在，直到明确将其关闭。
     * @param corePoolSize 核心线程数
     * @return 线程池
     */
    public ExecutorService newFixedThreadPool(int corePoolSize){
        return new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, corePoolSize, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), this.threadFactory, this.handler);
    }

    /**
     * newCachedThreadPool：数量无上限，该线程池会根据需要创建，但是优先使用之前构造的线程。
     * 这些池通常将提高执行许多短期异步任务的程序的性能，如果没有可用的现有线程，则将创建一个新线程并将其添加到池中。
     * 当60S内未使用的线程将被终止并从缓存中删除。 因此，保持空闲时间足够长的池不会消耗任何资源。
     * @return 线程池
     */
    public ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                60L, TimeUnit.SECONDS,
                new SynchronousQueue<Runnable>(), this.threadFactory, this.handler);
    }

    /**
     * newScheduledThreadPool：该线程池可以安排命令在给定的延迟后运行或定期执行。
     * @param corePoolSize 线程池核心线程大小
     * @return 线程池
     */
    public ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, this.threadFactory, this.handler);
    }
}

3、拒绝策略 MyIgnorePolicy

import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

/**
 * 拒绝策略
 * @author wxhntmy
 */
public class MyIgnorePolicy implements RejectedExecutionHandler {

    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        doLog(r, e);
    }

    private void doLog(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        // 可做日志记录等
        System.err.println( r.toString() + " rejected");
    }
}

4、线程创建工厂 NameTreadFactory

import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * 线程创建工厂
 * @author wxhntmy
 */
public class NameTreadFactory implements ThreadFactory {

    private final AtomicInteger mThreadNum = new AtomicInteger(1);

    @Override
    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = new Thread(r, "my-thread-" + mThreadNum.getAndIncrement());
        System.out.println(t.getName() + " has been created");
        return t;
    }
}

四、Task 实现

1、创建 ThreadPoolExecutor

/**
 * 线程池
*/
private MyThreadPoolExecutor myThreadPoolExecutor = new MyThreadPoolExecutor();

/**
 * 线程池实例
*/
ExecutorService executorService = myThreadPoolExecutor.createNewThreadPool();

2、通过实现 Runnable 接口创建 Task

通过实现 Runnable 接口创建

/**
 * 任务/线程
 * @author wxhntmy
 */
public class MyTask implements Runnable {

    /**
     * 任务名称
     */
    private String name;

    /**
     * 构造函数
     * @param name 任务名称
     */
    public MyTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.toString() + " is running!");
        try {
            //让任务执行慢点
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(this.toString() + " is end!");
    }

    /**
     * 获取任务名称
     * @return 任务名称
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyTask [ name = " + name + " ]";
    }
}

提交运行 task

MyTask myTask = new MyTask("new thread");
//execute(Runnable)
//这个方法接收一个Runnable实例，并且异步的执行
executorService.execute(myTask);

运行结果
在这里插入图片描述

3、通过实现 Callable 接口创建 Task

import java.util.concurrent.Callable;

/**
 * 带返回结果的任务，返回一个Callable
 * @author wxhntmy
 */
public class ReturnResultTaskCallable implements Callable<Object> {

    /**
     * 任务名称
     */
    private String name;

    /**
     * 构造函数
     * @param name 任务名称
     */
    public ReturnResultTaskCallable(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public Object call() throws Exception {
        System.out.println(this.toString() + " is running!");

        System.out.println("Asynchronous Callable");

        try {
            //让任务执行慢点
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(this.toString() + " is end!");

        return "Callable Result";
    }

    /**
     * 获取任务名称
     * @return 任务名称
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyCallable [ name = " + name + " ]";
    }
}

提交运行 task

ReturnResultTaskCallable returnResultTaskCallable = new ReturnResultTaskCallable("return result callable");
//submit(Callable)会返回一个Future对象，submit(Callable)接收的是一个Callable的实现，
//Callable接口中的call()方法有一个返回值，可以返回任务的执行结果，而Runnable接口中的run()方法是void的，没有返回值。
Future<Object> future = executorService.submit(returnResultTaskCallable);
//如果任务执行完成，future.get()方法会返回Callable任务的执行结果。
//注意，future.get()方法会产生阻塞。
try {
    System.out.println("future.get(): " + future.get());
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
    e.printStackTrace();
}

运行结果
在这里插入图片描述

4、带对象锁的 Task

对象

/**
 * 对象锁
 * @author wxhntmy
 */
public class ObjectLock {
    private int counter;

    public int getCounter() {
        return counter;
    }

    public void setCounter(int counter) {
        this.counter = counter;
    }
}

synchronized 修饰一个代码块时，一个线程访问一个对象中的 synchronized(this) 同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞。

Task 实现

/**
 * 对象锁任务
 *
 * @author wxhntmy
 */
public class ObjectLockTask implements Runnable {

    /**
     * 任务名称
     */
    private String name;

    /**
     * 共享对象
     */
    private ObjectLock objectLock;

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param name       任务名称
     * @param objectLock 线程共享对象
     */
    public ObjectLockTask(String name, ObjectLock objectLock) {
        this.name = name;
        this.objectLock = objectLock;
    }

    @Override
    public void run() {
        //System.out.println(this.toString() + " is running!");

        synchronized (objectLock) {
            for (int i = 1; i < 6; i++) {
                objectLock.setCounter(objectLock.getCounter() + i);
                System.out.println(this.getName() + " counter: " + objectLock.getCounter());
            }
        }

        //System.out.println(this.toString() + " is end!");
    }

    /**
     * 获取任务名称
     *
     * @return 任务名称
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyTask [ name = " + name + " ]";
    }
}

提交运行 task

ObjectLock objectLock = new ObjectLock();
objectLock.setCounter(0);

for (int i = 1; i < 9; i++) {
    ObjectLockTask objectLockTask = new ObjectLockTask("object lock task " + i, objectLock);
    executorService.execute(objectLockTask);
}

运行结果

my-thread-1 has been created
my-thread-2 has been created
my-thread-3 has been created
object lock task 1 counter: 1
object lock task 1 counter: 3
my-thread-4 has been created
object lock task 1 counter: 6
object lock task 1 counter: 10
object lock task 1 counter: 15
object lock task 5 counter: 16
object lock task 5 counter: 18
object lock task 5 counter: 21
object lock task 5 counter: 25
object lock task 5 counter: 30
object lock task 3 counter: 31
object lock task 3 counter: 33
object lock task 3 counter: 36
object lock task 3 counter: 40
object lock task 3 counter: 45
object lock task 2 counter: 46
object lock task 2 counter: 48
object lock task 2 counter: 51
object lock task 2 counter: 55
object lock task 2 counter: 60
object lock task 6 counter: 61
object lock task 6 counter: 63
object lock task 6 counter: 66
object lock task 6 counter: 70
object lock task 6 counter: 75
object lock task 4 counter: 76
object lock task 4 counter: 78
object lock task 4 counter: 81
object lock task 4 counter: 85
object lock task 4 counter: 90
MyTask [ name = object lock task 7 ] rejected
MyTask [ name = object lock task 8 ] rejected

5、在线程里更新 UI

对象

/**
 * 共享对象
 * @author wxhntmy
 */
public class SharedObject {
    /**
     * Label
     */
    private Label UIDisplayLabel;

    public Label getUIDisplayLabel() {
        return UIDisplayLabel;
    }

    public void setUIDisplayLabel(Label UIDisplayLabel) {
        this.UIDisplayLabel = UIDisplayLabel;
    }
}

Task 实现

import javafx.application.Platform;
import model.SharedObject;

import java.util.Random;

/**
 * 更新UI任务
 * @author wxhntmy
 */
public class RefreshUITask implements Runnable {

    /**
     * 任务名称
     */
    private String name;

    /**
     * 共享对象
     */
    private SharedObject sharedObject;

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param name 任务名称
     * @param sharedObject 线程共享对象
     */
    public RefreshUITask(String name, SharedObject sharedObject) {
        this.name = name;
        this.sharedObject = sharedObject;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.toString() + " is running!");
        Random random = new Random();
        Platform.runLater(() -> {
            sharedObject.getUIDisplayLabel().setText("更新UI（显示随机数）：" + random.nextInt(1000));
        });

        System.out.println(this.toString() + " is end!");
    }

    /**
     * 获取任务名称
     *
     * @return 任务名称
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyTask [ name = " + name + " ]";
    }
}

提交运行 task

SharedObject sharedObject = new SharedObject();
sharedObject.setUIDisplayLabel(UIDisplayLabel);
//传递的参数是按引用进行传递，传递的是引用的地址，也就是变量所对应的内存空间的地址。
RefreshUITask refreshUITask = new RefreshUITask("refresh UI Task", sharedObject);
//execute(Runnable)
//这个方法接收一个Runnable实例，并且异步的执行
executorService.execute(refreshUITask);

运行结果
在这里插入图片描述

五、示例代码

JavaFX多线程之 ThreadPoolExecutor 线程池

以上是关于JavaFX 多线程之 ThreadPoolExecutor 线程池的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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