详解Java线程池的使用(7种创建方法)

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2023-04-20
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标签   Java多线程
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  •  1. 固定数量的线程池
  • a.  线程池返回结果
  • b. ⾃定义线程池名称或优先级
  • 2. 带缓存的线程池
  • 3. 执⾏定时任务 a. 延迟执⾏(⼀次)
  •   b. 固定频率执⾏
  • 4. 定时任务单线程
  • 5. 单线程线程池
  • 6. 根据当前CPU⽣成线程池
  • 7. ThreadPoolExecutor
  • (1). Executors ⾃动创建线程池可能存在的问题
  • a. OOM 代码演示
  • b. 关于参数设置
  • (2). ThreadPoolExecutor 使⽤
  • a. ThreadPoolExecutor 参数说明
  • b. 线程池执⾏流程
  • c. 执⾏流程验证
  • d. 拒绝策略
  • 线程状态

线程池的创建⽅法总共有 7 种，但总体来说可分为 2 类： 

1. 通过 ThreadPoolExecutor 创建的线程池；     

2. 通过 Executors 创建的线程池。

线程池的创建⽅式总共包含以下 7 种（其中 6 种是通过 Executors 创建的， 1 种是通过 ThreadPoolExecutor 创建的）：

1. Executors.newFixedThreadPool：创建⼀个固定⼤⼩的线程池，可控制并发的线程数，超出的线程会在队列中等待；        
2. Executors.newCachedThreadPool：创建⼀个可缓存的线程池，若线程数超过处理所需，缓存⼀段时间后会回收，若线程数不够，则新建线程；       
 3. Executors.newSingleThreadExecutor：创建单个线程数的线程池，它可以保证先进先出的执⾏顺序；        
4. Executors.newScheduledThreadPool：创建⼀个可以执⾏延迟任务的线程池；        
5. Executors.newSingleThreadScheduledExecutor：创建⼀个单线程的可以执⾏延迟任务的线程池；
6. Executors.newWorkStealingPool：创建⼀个抢占式执⾏的线程池（任务执⾏顺序不确定）【JDK1.8 添加】。
 7. ThreadPoolExecutor：最原始的创建线程池的⽅式，它包含了 7 个参数可供设置，后⾯会详细讲。

 1. 固定数量的线程池

public class ThreadPoolDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        //添加任务方式 1
        threadPool.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            }
        });
 
        //添加任务方式2
        threadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            }
        });
    }
}
输出：
pool-1-thread-1
pool-1-thread-2

a.  线程池返回结果

public class ThreadPoolDemo4 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService threadPool =  Executors.newFixedThreadPool(2);
        //执行任务
        Future<Integer> result = threadPool.submit(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                int num = new Random().nextInt(10);
                System.out.println("随机数" + num);
                return num;
            }
        });
 
        //打印线程池返回方式
        System.out.println("返回结果：" + result.get());
    }
}
输出
随机数8
返回结果：8
使用submit可以执行有返回值的任务或者是无返回值的任务；而execute只能执行不带返回值的任务。 

b. ⾃定义线程池名称或优先级

public class ThreadPoolDemo5 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
         // 创建线程工厂
        ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() {
            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
                //！！！！！！！一定要注意：要把任务Runnable设置给新创建的线程
                Thread thread = new Thread(r);
                //设置线程的命名规则
                thread.setName("我的线程" + r.hashCode());
                //设置线程的优先级
                thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
                return thread;
            }
        };
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2,threadFactory);
        //执行任务1
        Future<Integer> result = threadPool.submit(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                int num = new Random().nextInt(10);
                System.out.println(Thread.currentThread().getPriority() + ", 随机数：" + num);
                return num;
            }
        });
        //打印线程池返回结果
        System.out.println("返回结果：" + result.get());
    }
}
 提供的功能：
    1. 设置（线程池中）线程的命名规则。
    2. 设置线程的优先级。
    3. 设置线程分组。
    4. 设置线程类型（用户线程、守护线程）。

2. 带缓存的线程池

public class ThreadPoolDemo6 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int finalI = i;
            service.submit(() -> {
                System.out.println("i : " + finalI + "|线程名称：" + Thread.currentThread().getName());
            });
        }
    }
}
输出
i : 1|线程名称：pool-1-thread-2
i : 4|线程名称：pool-1-thread-5
i : 3|线程名称：pool-1-thread-4
i : 5|线程名称：pool-1-thread-6
i : 0|线程名称：pool-1-thread-1
i : 2|线程名称：pool-1-thread-3
i : 6|线程名称：pool-1-thread-7
i : 7|线程名称：pool-1-thread-8
i : 8|线程名称：pool-1-thread-9
i : 9|线程名称：pool-1-thread-1
优点：线程池会根据任务数量创建线程池，并且在一定时间内可以重复使用这些线程，产生相应的线程池。
缺点：适用于短时间有大量任务的场景，它的缺点是可能会占用很多的资源。

3. 执⾏定时任务 a. 延迟执⾏(⼀次)

public class ThreadPoolDemo7 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        System.out.println("添加任务的时间：" + LocalDateTime.now());
        //执行定时任务（延迟3s执行）只执行一次
        service.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("执行子任务：" + LocalDateTime.now());
            }
        },3, TimeUnit.SECONDS);
    }
}
输出
添加任务的时间：2022-04-13T14:19:39.983
执行子任务：2022-04-13T14:19:42.987

  b. 固定频率执⾏

public class ThreadPoolDemo8 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        System.out.println("添加任务时间：" + LocalDateTime.now());
        //2s之后开始执行定时任务，定时任务每隔4s执行一次
        service.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("执行任务：" + LocalDateTime.now());
            }
        },2,4, TimeUnit.SECONDS);
    }
}
输出
添加任务时间：2022-04-13T14:24:38.810
执行任务：2022-04-13T14:24:40.814
执行任务：2022-04-13T14:24:44.814
执行任务：2022-04-13T14:24:48.813
执行任务：2022-04-13T14:24:52.815
执行任务：2022-04-13T14:24:56.813
执行任务：2022-04-13T14:25:00.813
执行任务：2022-04-13T14:25:04.814
执行任务：2022-04-13T14:25:08.813
... ...
... ...
执行任务：2022-04-13T14:26:44.814
执行任务：2022-04-13T14:26:48.813

 注意事项：

public class ThreadPoolDemo9 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        System.out.println("添加任务时间：" + LocalDateTime.now());
        service.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("执行任务： " + LocalDateTime.now());
                try {
                    Thread.sleep(5 * 1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },2,4, TimeUnit.SECONDS);
    }
}
输出
添加任务时间：2022-04-13T14:33:34.551
执行任务： 2022-04-13T14:33:36.556
执行任务： 2022-04-13T14:33:41.557
执行任务： 2022-04-13T14:33:46.559
执行任务： 2022-04-13T14:33:51.561
执行任务： 2022-04-13T14:33:56.562
执行任务： 2022-04-13T14:34:01.564
执行任务： 2022-04-13T14:34:06.566
执行任务： 2022-04-13T14:34:11.566
执行任务： 2022-04-13T14:34:16.567
执行任务： 2022-04-13T14:34:21.570
执行任务： 2022-04-13T14:34:26.570
... ....

c. scheduleAtFixedRate VS scheduleWithFixedDelay

scheduleAtFixedRate 是以上⼀次任务的开始时间，作为下次定时任务的参考时间的（参考时间+延迟任务=任务执⾏）。 scheduleWithFixedDelay 是以上⼀次任务的结束时间，作为下次定时任务的参考时间的。

public class ThreadPoolDemo10 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        System.out.println("添加任务时间：" + LocalDateTime.now());
        //2s之后开始执行定时任务，定时任务每隔4s执行一次
        service.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("执行任务：" + LocalDateTime.now());
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, 2, 4, TimeUnit.SECONDS);
    }
}
输出
添加任务时间：2022-04-13T14:46:02.871
执行任务：2022-04-13T14:46:04.876
执行任务：2022-04-13T14:46:09.878
执行任务：2022-04-13T14:46:14.880
执行任务：2022-04-13T14:46:19.883
执行任务：2022-04-13T14:46:24.885
执行任务：2022-04-13T14:46:29.888
执行任务：2022-04-13T14:46:34.888
执行任务：2022-04-13T14:46:39.891
执行任务：2022-04-13T14:46:44.893
执行任务：2022-04-13T14:46:49.895
执行任务：2022-04-13T14:46:54.897
执行任务：2022-04-13T14:46:59.900
执行任务：2022-04-13T14:47:04.901
... ...

4. 定时任务单线程

public class ThreadPoolDemo11 {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService service = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
        System.out.println("添加任务的时间:" + LocalDateTime.now());
        service.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("执行时间：" + LocalDateTime.now());
            }
        },2, TimeUnit.SECONDS );
    }
}
输出
添加任务的时间:2022-04-13T15:06:38.100
执行时间：2022-04-13T15:06:40.106

5. 单线程线程池

public class ThreadPoolDemo12 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            service.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }
}
输出
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

（MS） 为什么不直接用线程？

单线程的线程池又什么意义？
    1. 复用线程。
    2. 单线程的线程池提供了任务队列和拒绝策略（当任务队列满了之后（Integer.MAX_VALUE），新来的任务就会拒绝策略）

6. 根据当前CPU⽣成线程池

public class ThreadPoolDemo13 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newWorkStealingPool();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            service.submit(() -> {
                System.out.println("线程名" + Thread.currentThread().getName());
            });
            
            while(!service.isTerminated()) {
            }
        }
    }
}
输出
线程名ForkJoinPool-1-worker-1

7. ThreadPoolExecutor

(1). Executors ⾃动创建线程池可能存在的问题

a. OOM 代码演示 

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
 
public class ThreadPoolDemo54 {
    static class MyOOMClass {
        // 1M 空间（M KB Byte）
        private byte[] bytes = new byte[1 * 1024 * 1024];
   }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(15 * 1000);
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        Object[] objects = new Object[15];
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            final int finalI = i;
            service.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(finalI * 200);
                   } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                   }
                    MyOOMClass myOOMClass = new MyOOMClass();
                    objects[finalI] = myOOMClass;
                    System.out.println("任务：" + finalI);
               }
           });
       }
   }
}

 执行结果：

b. 关于参数设置

-XX：标准设置，所有 HotSpot 都⽀持的参数。 -X：⾮标准设置，特定的 HotSpot 才⽀持的参数。 -D：程序参数设置，-D参数=value，程序中使⽤：System.getProperty("获取")。

mx 是 memory max 的简称 

(2). ThreadPoolExecutor 使⽤

a. ThreadPoolExecutor 参数说明

b. 线程池执⾏流程

c. 执⾏流程验证

 <MS>

线程池的重要执行节点：
1. 当任务来了之后，判断线程池中实际线程数是否小于核心线程数，如果小于就直接创建并执行任务。
2. 当实际线程数大于核心线程数（正式员工），他就会判断任务队列是否已满，如果未满就将任务存放队列即可。
3. 判断线程池的实际线程数是否大于最大线程数（正式员工 + 临时员工），如果小于最大线程数，直接创建线程执行任务；实际线程数已经等于最大线程数，则会直接执行拒绝策略。

d. 拒绝策略

（4种 JDK 提供的拒绝策略 + 1 种 自定义拒绝策略）

Java ⾃带的拒绝策略，CallerRunsPolicy：

public class ThreadPoolDemo14 {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadFactory factory = new ThreadFactory() {
            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
                Thread thread = new Thread(r);
                return thread;
            }
        };
        // 手动创建线程池
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 100, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(1), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            int finalI = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务：" + finalI);
            });
        }
        //终止线程
        executor.shutdown();
    }
}
输出
main执行任务：2
pool-1-thread-1执行任务：0
main执行任务：3
pool-1-thread-1执行任务：1

⾃定义拒绝策略：

线程状态

shutdown 执⾏时线程池终⽌接收新任务，并且会将任务队列中的任务处理完； shutdownNow 执⾏时线程池终⽌接收新任务，并且会给终⽌执⾏任务队列中的任务。

1. RUNNING：这个没什么好说的，这是最正常的状态：接受新的任务，处理等待队列中的任务； SHUTDOWN：不接受新的任务提交，但是会继续处理等待队列中的任务； 2. STOP：不接受新的任务提交，不再处理等待队列中的任务，中断正在执⾏任务的线程； 3. TIDYING：所有的任务都销毁了，workCount 为 0。线程池的状态在转换为 TIDYING 状态时，会执 ⾏钩⼦⽅法 terminated()；
4. TERMINATED：terminated() ⽅法结束后，线程池的状态就会变成这个。
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