Java学习--线程池
1. 线程池概述
线程池是一种管理线程的机制，通过预先创建一定数量的线程来执行任务，避免频繁地创建和销毁线程，进而提高系统性能，减少资源消耗。线程池在程序启动时创建若干线程，当有任务提交时，线程池分配空闲线程来执行任务。线程池的好处包括减少线程创建的开销、提高响应速度以及限制最大并发数，从而有效控制资源使用。
2. 线程状态介绍
Java 中的线程状态被定义在 java.lang.Thread.State 枚举类中，包含六种状态：
| 线程状态 | 含义 |
|---|---|
| NEW | 线程刚被创建，但尚未启动。 |
| RUNNABLE | 线程已启动，具备执行资格，但正在等待 CPU 分配执行权。 |
| BLOCKED | 线程尝试获取一个被其他线程占用的锁时进入此状态。 |
| WAITING | 线程在等待其他线程的特定操作（如 wait()、join()）。 |
| TIMED_WAITING | 线程在有限时间内等待特定操作（如 sleep()、wait(long)）。 |
| TERMINATED | 线程已完成执行，进入终止状态。 |
3. 线程池的基本原理
线程池的核心思想是：预先创建多个线程，这些线程在任务到来时执行任务，任务执行完毕后线程返回池中等待下一个任务。线程池的设计思路如下：
- 准备一个任务队列。
- 一次性启动多个消费者线程。
- 消费者线程开始等待任务的到来。
- 当任务加入队列时，线程池唤醒一个消费者线程执行任务。
- 任务执行完毕后，线程回到线程池中等待下一个任务。
4. 使用 Executors 创建线程池
Java 提供了 Executors 工具类用于创建线程池，常见的线程池类型有：
4.1 newCachedThreadPool()
创建一个默认线程池，线程池中的线程数量动态增长。适合执行短时间内大量请求的场景。
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
4.2 newFixedThreadPool(int nThreads)
创建一个固定大小的线程池，适合处理固定数量并发任务的场景。
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
4.3 newSingleThreadExecutor()
创建一个单线程池，适用于需要顺序执行任务的场景。
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
4.4 newScheduledThreadPool(int nThreads)
创建一个支持定时或周期性任务的线程池。
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
5. 自定义线程池 ThreadPoolExecutor
除了使用 Executors 创建线程池外，我们还可以通过 ThreadPoolExecutor 自定义线程池。
构造方法：
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
核心线程数, 最大线程数, 空闲线程存活时间, 时间单位, 任务队列, 创建线程工厂, 拒绝策略);
示例代码：
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
2, 5, 2, TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue<>(10),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
6. 线程池参数详解
- corePoolSize：核心线程数，线程池中始终保持存活的线程数量。
- maximumPoolSize：最大线程数，线程池中能够存在的最大线程数量。
- keepAliveTime：空闲线程的最大存活时间。
- unit：时间单位，配合
keepAliveTime使用。 - workQueue：任务队列，用于存储等待执行的任务。
- threadFactory：线程工厂，用于创建线程。
- handler：任务拒绝策略，当任务队列满时执行的策略。
7. 线程池的任务拒绝策略
线程池提供了四种任务拒绝策略，当线程池和队列已满时执行：
- AbortPolicy（默认）：直接抛出
RejectedExecutionException异常，丢弃任务。 - DiscardPolicy：直接丢弃任务，不抛出异常。
- DiscardOldestPolicy：丢弃队列中等待时间最久的任务，执行当前任务。
- CallerRunsPolicy：调用任务的线程执行任务，绕过线程池。
示例代码展示了不同策略的使用和对应的行为。
8. 总结
线程池是多线程编程中的关键工具，合理地使用线程池可以提高程序的并发处理能力，优化资源利用率。Java 提供了 Executors 工具类来方便地创建不同类型的线程池，同时也可以通过 ThreadPoolExecutor 进行自定义，满足更多应用场景需求。掌握线程池的使用对于写出高效的多线程程序非常重要。