常见线程池详解（一篇足以）

Posted 2022-11-28 一位懒得写博客的小学生

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了常见线程池详解（一篇足以）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

线程的缺点

线程的创建需要开辟内存资源：本地方法栈、虚拟机栈、程序计数器等线程私有变量的内存，频繁的创建和消耗会带来一定的性能开销；
使用线程不能很好的管理任务和有好的拒绝任务；

线程池

线程池

线程池

定义：使用池化技术来管理和使用线程的技术就叫做线程池。

线程池的优点

可以避免频繁的创建和消耗线程

可以更好的管理线程的个数和资源的个数

拥有更多的功能，线程池可以进行定时任务；

线程池可以更优化的拒绝不能处理的任务。

线程池的创建方式

创建固定的线程池（任务数取向无限大）；
创建带缓存的线程（根据对应的数量生成对应的线程数，适用于短期大量任务）；
创建可以执行定时任务的线程池；
创建单个执行时任务的线程池；
创建单个线程池；
根据当前的工作环境（CPU、任务量）生成对应的线程池。

第一种

创建固定个数的线程池

    public static void main(String[] args) 
        //创建固定个数的线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);//创建10个线程

        //执行任务
        service.execute(new Runnable() 
            @Override
            public void run() 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            
        );

    

//执行结果
pool-1-thread-1

第二种

创建带缓存的线程池

//使用场景：短期有大量任务的时候使用
    public static void main(String[] args) 
        //创建带缓存的线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(new Runnable() 
            @Override
            public void run() 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            
        );
    

//执行结果
pool-1-thread-1

自定义线程池规则

private static int count = 1;
    //自定义线程工厂
    static class  MyThreadFactory implements ThreadFactory 

        @Override
        public Thread newThread(Runnable r) 
            Thread thread = new Thread(r);
            //自定义线程池的名称
            thread.setName("myPool-" + count++);

            //设置优先级
            thread.setPriority(10);
            return thread;
        
    
    public static void main(String[] args) 
        //创建线程工厂
        ThreadFactory threadFactory = new MyThreadFactory();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10,threadFactory);
        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            executorService.execute(new Runnable() 
                @Override
                public void run() 
                    System.out.println("线程名" + Thread.currentThread().getName() + ",优先级：" + Thread.currentThread().getPriority());
                
            );
        
    

//执行结果
线程名myPool-1,优先级：10
线程名myPool-5,优先级：10
线程名myPool-3,优先级：10
线程名myPool-4,优先级：10
线程名myPool-2,优先级：10
线程名myPool-6,优先级：10
线程名myPool-7,优先级：10
线程名myPool-8,优先级：10
线程名myPool-9,优先级：10
线程名myPool-10,优先级：10

第三种

可以执行定时任务的线程池

public static void main(String[] args) 
        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(2);
        //方法一：每三秒执行一次
//        service.scheduleAtFixedRate(new Runnable() 
//            @Override
//            public void run() 
//                System.out.println("执行任务:" + new Date());
//            
//        ,1,3, TimeUnit.SECONDS);//1,线程执行的任务 2.延迟执行 3.定时任务执行的频率 4.配合2，3使用的，规定了时间的单位

        //方法二：
//        service.schedule(new Runnable() 
//            @Override
//            public void run() 
//                System.out.println("执行任务：" + new Date());
//            
//        ,1,TimeUnit.SECONDS);//只会执行一次

        //方法三：每三秒执行一次
        service.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() 
            @Override
            public void run() 
                System.out.println("执行任务：" + new Date());
            
        ,1,3,TimeUnit.SECONDS);
    

scheduleAtFixeRate:以上次任务开始的时间作为下一次任务的开始时间
scheduleWithFixedDelay:以上次任务的结束时间作为下一次任务的开始时间的

第四种

public static void main(String[] args) 
        //创建单个执行定时任务的线程池
        //是第三种的单机版本
        ScheduledExecutorService service = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
        service.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() 
            @Override
            public void run() 
                System.out.println("执行任务：" + new Date());
            
        ,1,2, TimeUnit.SECONDS);
    
//执行结果
执行任务：Thu May 20 22:14:56 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:14:58 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:15:00 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:15:02 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:15:04 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:15:06 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:15:08 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:15:10 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:15:12 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:15:14 CST 2021
执行任务：Thu May 20 22:15:16 CST 2021
            。
            。
            。

第五种

创建单个线程

    public static void main(String[] args) 
        ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            service.execute(new Runnable() 
                @Override
                public void run() 
                    System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName());
                
            );
        
    

//执行结果   
线程名：pool-1-thread-1
线程名：pool-1-thread-1
线程名：pool-1-thread-1
线程名：pool-1-thread-1
线程名：pool-1-thread-1
线程名：pool-1-thread-1
线程名：pool-1-thread-1
线程名：pool-1-thread-1
线程名：pool-1-thread-1
线程名：pool-1-thread-1

创建单个线程池有什么用？

可以避免频繁创建和消耗带来的性能开销；
有任务队列可以储存多余的任务；
有大量的任务不能处理的时候，可以友好的执行拒绝策略；
可以更好的管理任务

第六种 (JDK8+)

根据当前的硬件CPU生成对应个数的线程池，并且是异步。

    public static void main(String[] args) 
        //创建一个异步（根据当前CPU生成的线程池）
        ExecutorService service = Executors.newWorkStealingPool();
        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            service.execute(new Runnable() 
                @Override
                public void run() 
                    System.out.println("线程池：" + Thread.currentThread().getName());
                
            );
        
        //等待线程池执行完成
        while(!service.isTerminated()) 
        
    

//执行结果
线程池：ForkJoinPool-1-worker-1
线程池：ForkJoinPool-1-worker-3
线程池：ForkJoinPool-1-worker-2
线程池：ForkJoinPool-1-worker-2
线程池：ForkJoinPool-1-worker-5
线程池：ForkJoinPool-1-worker-3
线程池：ForkJoinPool-1-worker-2
线程池：ForkJoinPool-1-worker-1
线程池：ForkJoinPool-1-worker-4
线程池：ForkJoinPool-1-worker-5

同步执行的流程：

main调用线程池

线程池执行完之后

关闭线程池，main也会随之关闭

异步线程执行的流程

main调用异步线程池

异步线程池后台执行，对于main线程来说异步线程池已经执行完成，关闭main线程

线程池两个重要的对象：

线程
队列

Executors 创建线程池的问题

线程数量不可控（线程的过度切换和争取）；
任务数量不可控（Integer.MAX_VALUE）可能导致内存溢出

第七种

    static  class MyOOMClass 
        private byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 1];
    
    public static void main(String[] args) 
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            final int finalI = i;
            service.execute(new Runnable() 
                @Override
                public void run() 
                    MyOOMClass oomClass = new MyOOMClass();
                    System.out.println("任务：" + finalI);
                
            );

线程池创建线程是懒加载，有任务的时候才会创建线程，并不是new的时候就会创建线程。

拒绝策略：

默认的拒绝策略

new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()

使用调用线程池的线程来执行任务，使用主线程来执行任务；

new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()

忽略新任务；

new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()

忽略老任务；

new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()

自定义拒绝策略；

ThreadPoolExecutor executor =
                new ThreadPoolExecutor(5, 5, 0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(0), new RejectedExecutionHandler() 
                    @Override
                    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) 

                    
                );

线程池的2种执行方式：

execute 执行（new Runnable）无返回值的；
submit 执行（new Runnable/new Callable 有返回值的）；

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException 
        ThreadPoolExecutor executor =
                new ThreadPoolExecutor(5, 5, 0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(5));
        Future<Object> future = executor.submit(new Callable<Object>() 
            @Override
            public Object call() throws Exception 
                //生成随机值
                int num = new Random().nextInt(10);
                System.out.println("生成随机数" + num);
                //返回参数
                return num;
            
        );
        System.out.println(future.get());
    

//执行结果
生成随机数6
6

执行方法的区别：

Execute 只能执行 Runnable 任务，它是无返回值的；submit 它能执行 Runnable 又能执行Callable。
execute 执行任务如果有OOM异常会将异常打印到控台；submit 执行任务出现了OOM 异常时不会打印异常。

线程池的特征：线程池相比较于线程来说是长生命周期，即使没有任务了，也会运行并等待任务。

线程池的关闭：

shutdown：拒绝新任务加入，等待线程池中的任务队列执行完之后，再停止线程；
shutdownNow:拒绝执行新任务，不会等待任务队列中的任务执行完，就停止线程池。

线程池状态

ThreadPoolExecutor 参数：

核心线程数；
最大线程数；
生存时间；
时间单位；
任务队列；
线程工厂；
拒绝策略；

ThreadLocal

线程级别的私有变量

使用

Set(T) : 将变量存放到线程中；

get（）：从线程中取得私有变量；

remove() ：从线程中移除私有变量（脏读、内存溢出）。

initialValue ：初始化

withInitial：初始化

面试题：什么情况下不会执行 initialValue？为什么不执行？
set 之后就不会执行了，ThreadLocal 是懒加载的，当调用了get方法之后，才会尝试执行 intialValue（初始化）方法，尝试获取一下 ThreadLocal set 的值，如果获取到了值，那么初始化方法永远不会执行。

ThreadLocal 使用场景：

解决线程安全问题；
实现线程级别的数据传递；

ThreadLocal 缺点：

不可继承性：

static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) 
        threadLocal.set("Java");
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() 
            @Override
            public void run() 
                String result = threadLocal.get();
                System.out.println(result);
            
        );
        t1.start();
    

//执行结果
null


//解决方案
static ThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) 
        threadLocal.set("Java");
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() 
            @Override
            public void run() 
                String result = threadLocal.get();
                System.out.println(result);
            
        );
        t1.start();
    

//执行结果
Java

脏数据：在一个线程中读取到了不属于自己的值

static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) 
        ThreadPoolExecutor executor =
                new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0, TimeUnit.SECONDS,
                        new LinkedBlockingQueue<>(1000));
        for (int i = 0; i < 2; i++) 
            MyTask t = new MyTask();
            executor.execute(t);
        
    

    static class MyTask extends Thread
        static boolean fir = true;

        @Override
        public void run() 
            if(fir) 
                threadLocal.set(this.getName());
                fir = false;
            

            String result = threadLocal.get();
            System.out.println(this.getName() +
                    "：" + result);
        
    

//执行结果
Thread-0：Thread-0
Thread-1：Thread-0

/*
解决办法：
1.避免使用静态属性（静态属性在线程池中会复用）
2.使用 remove 解决
*/
static class MyTask extends Thread
        static boolean fir 以上是关于常见线程池详解（一篇足以）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 Android面试收集录7 AsyncTask详解
 Android中的线程状态 - AsyncTask详解
 Java线程池详解
 多线程中线程池常见7个参数的详解
 动态线程池Dinamic-Tp（接入篇）
 Java线程池详解