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這篇文章給大家介紹線程池的實現原理是什么，內容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。
線程是不是越多好？
線程在Java中是一個對象， 更是操作系統的資源， 線程額創建和銷毀都需要時間，如果 創建時間+銷毀時間>執行任務時間 就很不合算
Java對象占用堆內存，操作系統線程占用系統內存， 根據JVM規范，一個線程默認最大棧大小為1M， 這個棧空間是要從操作系統內存中分配的，線程過多會消耗很多的內存
操作系統頻繁切換線程上下文會影響性能
線程池的推出就是為了控制線程數量
線程池管理器：
用于創建并管理線程池， 包括創建線程池， 銷毀線程池， 添加新任務
工作線程：
線程池中的線程， 在沒有任務時處于等待狀態， 可以循環的執行任務
任務接口：
每個任務必須實現的接口，以供工作線程任務調度的執行， 它主要規定了任務的入口，任務執行完后的收尾工作，任務的執行狀態等
任務隊列：
用于存放沒有處理的任務，提供一種緩沖
ExecutorService
cheduledExecutorService
可以自己實例化線程池， 也可以用Executors創建線程池，方法如下：
newFixedThreadPool(int nThreads) : 創建一個固定大小，任務隊列無界的的線程池，核心線程數=最大線程數
newCachedThreadPool() : 創建一個大小無界的緩沖線程池，它的任務隊列是一個同步隊列，任務加入加入到池中，如果池中有空閑線程， 則用空閑線程執行，如無則創建新線程執行，池中的空閑線程超過60秒， 將被銷毀釋放， 線程數隨任務的多少變化，適用于耗時較小的異步任務， 池的核心線程數=0， 最大線程數=Integer.MAX_VALUE
newSingleThreadExecutor() : 只有一個線程來執行無界任務隊列的單一線程池，該線程池確保任務按加入的順序一個一個的依次執行，當唯一的線程因任務異常中止時，將創建一個新的線程來繼續執行后續的任務， 與newFixedThreadPool(1)的區別在于，單一線程池的池大小在newSingleThreadExecutor方法中硬編碼，不能再改變
newScheduledThreadPool(int corePoolSize) : 能定時執行任務的線程池，該池的核心線程數由參數指定，最大線程數=Integer.MAX_VALUE
是否達到核心線程數量？
沒達到，創建一個工作線程來執行任務
工作隊列是否已滿？
沒滿，則將新提交的任務存儲在任務隊列中
是否達到線程池最大數量？
則創建一個新的線程來執行任務
最后，執行拒絕策略來處理這個任務
代碼示例：
package com.neteasy.demo;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;
/** 線程池的使用 */
public class Demo7 {
/**
* 測試：提交15個執行時間需要3秒的任務,看線程池的狀況
*
* @param threadPoolExecutor
* @throws Exception
*/
private void testCommon(ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor) throws Exception {
// 測試：提交15個執行時間需要3秒的任務，看超過大小的2個，對應的處理情況
for (int i = 0; i < 15; i++) {
int n = i;
threadPoolExecutor.submit(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println("開始執行：" + n);
Thread.sleep(3000L);
System.out.println("執行結束：" + n);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
System.out.println("任務提交成功：" + i);
}
// 查看線程數量，查看隊列等待數量
Thread.sleep(500L);
System.out.println("當前線程池線程數量為：" + threadPoolExecutor.getPoolSize());
System.out.println("當前線程池等待的數量為" + threadPoolExecutor.getQueue().size());
// 等待15秒，查看線程數量和隊列數量（理論上，會被超出核心線程數量的線程自動銷毀）
Thread.sleep(15000L);
System.out.println("當前線程池線程數量為：" + threadPoolExecutor.getPoolSize());
System.out.println("當前線程池等待的數量為：" + threadPoolExecutor.getQueue().size());
}
/**
* 1、線程池信息：核心線程數量5，最大數量10，無界隊列，超出核心線程數量的線程存活時間：5秒， 指定拒絕策略的
*
* @throws Exception
*/
private void threadPoolExecutorTest1() throws Exception {
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
new ThreadPoolExecutor(5, 10, 5, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<Runnable>());
testCommon(threadPoolExecutor);
// 預計結果：線程池線程數量為：5,超出數量的任務，其他的進入隊列中等待被執行
}
/**
* 2、 線程池信息：核心線程數量5，最大數量10，隊列大小3，超出核心線程數量的線程存活時間：5秒， 指定拒絕策略的
*
* @throws Exception
*/
private void threadPoolExecutorTest2() throws Exception {
// 創建一個 核心線程數量為5，最大數量為10,等待隊列最大是3 的線程池，也就是最大容納13個任務。
// 默認的策略是拋出RejectedExecutionException異常，java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
new ThreadPoolExecutor(
5,
10,
5,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<Runnable>(3),
new RejectedExecutionHandler() {
@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
System.err.println("有任務被拒絕執行了");
}
});
testCommon(threadPoolExecutor);
// 預計結果：
// 1、 5個任務直接分配線程開始執行
// 2、 3個任務進入等待隊列
// 3、 隊列不夠用，臨時加開5個線程來執行任務(5秒沒活干就銷毀)
// 4、 隊列和線程池都滿了，剩下2個任務，沒資源了，被拒絕執行。
// 5、 任務執行，5秒后，如果無任務可執行，銷毀臨時創建的5個線程
}
/**
* 3、 線程池信息：核心線程數量5，最大數量5，無界隊列，超出核心線程數量的線程存活時間：5秒
*
* @throws Exception
*/
private void threadPoolExecutorTest3() throws Exception {
// 和Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)一樣的
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
new ThreadPoolExecutor(
5, 5, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
testCommon(threadPoolExecutor);
// 預計結：線程池線程數量為：5，超出數量的任務，其他的進入隊列中等待被執行
}
/**
* 4、 線程池信息：核心線程數量0，最大數量Integer.MAX_VALUE，SynchronousQueue隊列，超出核心線程數量的線程存活時間：60秒
*
* @throws Exception
*/
private void threadPoolExecutorTest4() throws Exception {
/**
* SynchronousQueue，實際上它不是一個真正的隊列，因為它不會為隊列中元素維護存儲空間。與其他隊列不同的是，它維護一組線程，這些線程在等待著把元素加入或移出隊列。
* 在使用SynchronousQueue作為工作隊列的前提下，客戶端代碼向線程池提交任務時， 而線程池中又沒有空閑的線程能夠從SynchronousQueue隊列實例中取一個任務，
* 那么相應的offer方法調用就會失敗（即任務沒有被存入工作隊列）。此時，ThreadPoolExecutor會新建一個新的工作者線程用于對這個入隊列失敗的任務進行處理
* （假設此時線程池的大小還未達到其最大線程池大小maximumPoolSize）。
*/
// 和Executors.newCachedThreadPool()一樣的
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
new ThreadPoolExecutor(
0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());
testCommon(threadPoolExecutor);
// 預計結果：
// 1、 線程池線程數量為：15，超出數量的任務，其他的進入隊列中等待被執行
// 2、 所有任務執行結束，60秒后，如果無任務可執行，所有線程全部被銷毀，池的大小恢復為0
Thread.sleep(60000L);
System.out.println("60秒后，再看線程池中的數量：" + threadPoolExecutor.getPoolSize());
}
/**
* 5、 定時執行線程池信息：3秒后執行，一次性任務，到點就執行
* 核心線程數量5，最大數量Integer.MAX_VALUE，DelayedWorkQueue延時隊列，超出核心線程數量的線程存活時間：0秒
*
* @throws Exception
*/
private void threadPoolExecutorTest5() throws Exception {
// 和Executors.newScheduledThreadPool()一樣的
ScheduledThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);
threadPoolExecutor.schedule(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("任務被執行，現在時間：" + System.currentTimeMillis());
}
},
3000,
TimeUnit.MILLISECONDS);
System.out.println(
"定時任務，提交成功，時間是："
+ System.currentTimeMillis()
+ ", 當前線程池中線程數量："
+ threadPoolExecutor.getPoolSize());
// 預計結果：任務在3秒后被執行一次
}
/**
* 6、 定時執行線程池信息：線程固定數量5 ，<br>
* 核心線程數量5，最大數量Integer.MAX_VALUE，DelayedWorkQueue延時隊列，超出核心線程數量的線程存活時間：0秒
*
* @throws Exception
*/
private void threadPoolExecutorTest6() throws Exception {
ScheduledThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);
/**
* 周期性執行某一個任務，線程池提供了兩種調度方式，這里單獨演示一下。測試場景一樣。測試場景：提交的任務需要3秒才能執行完畢。看兩種不同調度方式的區別 效果1：
* 提交后，2秒后開始第一次執行，之后每間隔1秒，固定執行一次(如果發現上次執行還未完畢，則等待完畢，完畢后立刻執行)。
* 也就是說這個代碼中是，3秒鐘執行一次（計算方式：每次執行三秒，間隔時間1秒，執行結束后馬上開始下一次執行，無需等待）
*/
threadPoolExecutor.scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("任務-1 被執行，現在時間：" + System.currentTimeMillis());
}
},
2000,
1000,
TimeUnit.MILLISECONDS);
/**
* 效果2：提交后，2秒后開始第一次執行，之后每間隔1秒，固定執行一次(如果發現上次執行還未完畢，則等待完畢，等上一次執行完畢后再開始計時，等待1秒)。
* 也就是說這個代碼鐘的效果看到的是：4秒執行一次。（計算方式：每次執行3秒，間隔時間1秒，執行完以后再等待1秒，所以是 3+1）
*/
threadPoolExecutor.scheduleWithFixedDelay(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("任務-2 被執行，現在時間：" + System.currentTimeMillis());
}
},
2000,
1000,
TimeUnit.MILLISECONDS);
}
private ThreadPoolExecutor testShutdownCommon() {
// 創建一個 核心線程數量為5，最大數量為10,等待隊列最大是3的線程池，也就是最大容納13個任務。
// 默認的策略是拋出RejectedExecutionException異常，java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
new ThreadPoolExecutor(
5,
10,
5,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
new RejectedExecutionHandler() {
@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
System.err.println("有任務被拒絕執行了");
}
});
// 測試：提交15個執行時間需要3秒的任務，看超過大小的2個，對應的處理情況
for (int i = 0; i < 15; i++) {
int n = i;
threadPoolExecutor.submit(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println("開始執行：" + n);
Thread.sleep(3000L);
System.err.println("執行結束:" + n);
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("異常：" + e.getMessage());
}
}
});
System.out.println("任務提交成功 :" + i);
}
return threadPoolExecutor;
}
/**
* 7、 終止線程：線程池信息：核心線程數量5，最大數量10，隊列大小3，超出核心線程數量的線程存活時間：5秒， 指定拒絕策略的
*
* @throws Exception
*/
private void threadPoolExecutorTest7() throws Exception {
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = testShutdownCommon();
// 1秒后終止線程池
Thread.sleep(1000L);
threadPoolExecutor.shutdown();
// 再次提交提示失敗
threadPoolExecutor.submit(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("追加一個任務");
}
});
// 結果分析
// 1、 10個任務被執行，3個任務進入隊列等待，2個任務被拒絕執行
// 2、調用shutdown后，不接收新的任務，等待13任務執行結束
// 3、 追加的任務在線程池關閉后，無法再提交，會被拒絕執行
}
/**
* 8、 立刻終止線程：線程池信息：核心線程數量5，最大數量10，隊列大小3，超出核心線程數量的線程存活時間：5秒， 指定拒絕策略的
*
* @throws Exception
*/
private void threadPoolExecutorTest8() throws Exception {
// 創建一個 核心線程數量為5，最大數量為10,等待隊列最大是3 的線程池，也就是最大容納13個任務。
// 默認的策略是拋出RejectedExecutionException異常，java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = testShutdownCommon();
// 1秒后終止線程池
Thread.sleep(1000L);
List<Runnable> shutdownNow = threadPoolExecutor.shutdownNow();
// 再次提交提示失敗
threadPoolExecutor.submit(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("追加一個任務");
}
});
System.out.println("未結束的任務有：" + shutdownNow.size());
// 結果分析
// 1、 10個任務被執行，3個任務進入隊列等待，2個任務被拒絕執行
// 2、調用shutdownnow后，隊列中的3個線程不再執行，10個線程被終止
// 3、 追加的任務在線程池關閉后，無法再提交，會被拒絕執行
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Demo7 demo7 = new Demo7();
// demo7.threadPoolExecutorTest1();
// demo7.threadPoolExecutorTest2();
// demo7.threadPoolExecutorTest3();
// demo7.threadPoolExecutorTest4();
// demo7.threadPoolExecutorTest5();
// demo7.threadPoolExecutorTest6();
// demo7.threadPoolExecutorTest7();
demo7.threadPoolExecutorTest8();
}
}關于線程池的實現原理是什么就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。
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