我們都知道在面試的過(guò)程中,關(guān)于線程池的問(wèn)題,一直都是面試官比較注重的考點(diǎn),現(xiàn)在也不會(huì)有面試官會(huì)選擇去問(wèn)創(chuàng)建線程都有哪些方式了,而更多的實(shí)惠關(guān)注到如何去使用線程池,今天了不起就來(lái)和大家說(shuō)說(shuō)線程池。
在Java中,創(chuàng)建線程池主要使用java.util.concurrent包下的Executors類(lèi)。這個(gè)類(lèi)提供了幾種靜態(tài)工廠方法,用于創(chuàng)建和管理不同類(lèi)型的線程池。以下是一些常見(jiàn)的創(chuàng)建線程池的方式:
除了使用Executors類(lèi)提供的靜態(tài)工廠方法創(chuàng)建線程池外,還可以通過(guò)實(shí)例化ThreadPoolExecutor類(lèi)來(lái)自定義線程池。這種方式提供了更多的靈活性,允許你設(shè)置線程池的核心參數(shù),如核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、線程存活時(shí)間、任務(wù)隊(duì)列等。
示例代碼:
import java.util.concurrent.*; public class CustomThreadPool { public static void main(String[] args) { int corePoolSize = 5; int maximumPoolSize = 10; long keepAliveTime = 60L; TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS; BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>(); ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory(); RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy(); ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor( corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler); // 使用線程池執(zhí)行任務(wù)... } }
我們先來(lái)看看 Executors 當(dāng)中的幾個(gè)方法,也就是上面了不起給大家寫(xiě)的除了自定義線程池的幾個(gè)方法。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); }
在源碼中有一個(gè)類(lèi),我們明顯的看到了隊(duì)列的身影,那就是 LinkedBlockingQueue。
它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于鏈接節(jié)點(diǎn)的可選容量的阻塞隊(duì)列。此隊(duì)列按 FIFO(先進(jìn)先出)排序元素。隊(duì)列的頭部是在隊(duì)列中存在時(shí)間最長(zhǎng)的元素,隊(duì)列的尾部是在隊(duì)列中存在時(shí)間最短的元素。新元素總是插入到隊(duì)列的尾部,而檢索操作(如 take 和 poll)總是從隊(duì)列的頭部開(kāi)始。
LinkedBlockingQueue 是一個(gè)線程安全的隊(duì)列,它內(nèi)部使用了鎖和條件變量來(lái)保證多線程環(huán)境下的正確性和一致性。因?yàn)樗亲枞?duì)列,所以它可以用于生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型,在生產(chǎn)者線程和消費(fèi)者線程之間傳遞數(shù)據(jù)。
LinkedBlockingQueue 的主要特點(diǎn)就幾個(gè)
為什么說(shuō)容量可選呢?因?yàn)槲覀內(nèi)绻麊为?dú)使用這個(gè)LinkedBlockingQueue 那么你可以在創(chuàng)建 LinkedBlockingQueue 時(shí)指定一個(gè)容量,這將限制隊(duì)列中可以存儲(chǔ)的元素?cái)?shù)量。如果未指定容量,則隊(duì)列的容量將是 Integer.MAX_VALUE。當(dāng)隊(duì)列滿時(shí),任何嘗試插入元素的線程都將被阻塞,直到隊(duì)列中有空間可用。
而阻塞操作則是他提供了阻塞的 put 和 take 方法。put 方法用于添加元素到隊(duì)列中,如果隊(duì)列已滿,則調(diào)用線程將被阻塞直到隊(duì)列有空閑空間。take 方法用于從隊(duì)列中移除并返回頭部元素,如果隊(duì)列為空,則調(diào)用線程將被阻塞直到隊(duì)列中有元素可用。
public void put(E e) throws InterruptedException { if (e == null) throw new NullPointerException(); // Note: convention in all put/take/etc is to preset local var // holding count negative to indicate failure unless set. int c = -1; Node<E> node = new Node<E>(e); final ReentrantLock putLock = this.putLock; final AtomicInteger count = this.count; ...... public E take() throws InterruptedException { E x; int c = -1; final AtomicInteger count = this.count; final ReentrantLock takeLock = this.takeLock; takeLock.lockInterruptibly(); try { while (count.get() == 0) { notEmpty.await(); } x = dequeue(); c = count.getAndDecrement(); if (c > 1).....
我們看一個(gè)使用LinkedBlockingQueue的示例:
import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; public class ProducerConsumerExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(5); Thread producer = new Thread(() -> { try { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("Produced: " + i); queue.put(i); Thread.sleep(200); // 模擬生產(chǎn)耗時(shí) } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } }); Thread consumer = new Thread(() -> { try { while (true) { Integer item = queue.take(); System.out.println("Consumed: " + item); Thread.sleep(500); // 模擬消費(fèi)耗時(shí) } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } }); producer.start(); consumer.start(); producer.join(); // 注意:這里的 consumer 線程是一個(gè)無(wú)限循環(huán),所以它不會(huì)自然結(jié)束。 // 在實(shí)際應(yīng)用中,你需要有一個(gè)明確的停止條件來(lái)結(jié)束消費(fèi)者線程。 } }
說(shuō)到這里感覺(jué)說(shuō)多了,我們回歸正題,如果我們使用標(biāo)準(zhǔn)的 newCachedThreadPool 方法,如果線程數(shù)設(shè)置和任務(wù)數(shù)不能夠配合起來(lái),就比如說(shuō)設(shè)置的線程數(shù)是一定的,這個(gè)時(shí)候,任務(wù)數(shù)量越多,就會(huì)慢慢的進(jìn)入到隊(duì)列LinkedBlockingQueue中,隊(duì)列的話,任務(wù)越多,占用的內(nèi)存越多,最終就非常容易耗盡內(nèi)存,導(dǎo)致OOM。
所以我們不推薦直接使用 Executors 來(lái)創(chuàng)建線程池,但是我們更推薦使用 ThreadpoolExecutor創(chuàng)建線程池。原因就是如下的幾點(diǎn):
1.資源控制:ThreadPoolExecutor 允許你明確控制并發(fā)線程的最大數(shù)量,防止因?yàn)閯?chuàng)建過(guò)多的線程而耗盡系統(tǒng)資源。通過(guò)合理地設(shè)置線程池的大小,可以平衡資源利用率和系統(tǒng)性能。
2.線程復(fù)用:線程池中的線程可以被多個(gè)任務(wù)復(fù)用,這減少了在創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線程上花費(fèi)的時(shí)間以及開(kāi)銷(xiāo),提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
3.任務(wù)隊(duì)列:ThreadPoolExecutor 內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)任務(wù)隊(duì)列,當(dāng)線程池中的線程都在工作時(shí),新提交的任務(wù)會(huì)被放在隊(duì)列中等待執(zhí)行。這提供了一種緩沖機(jī)制,可以平滑處理突發(fā)的高并發(fā)任務(wù)。
4.靈活性:ThreadPoolExecutor 提供了多種配置選項(xiàng),如核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、線程存活時(shí)間、任務(wù)隊(duì)列類(lèi)型等,這些選項(xiàng)可以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)整,以達(dá)到最佳的性能和資源利用率。
5.異常處理:當(dāng)線程池中的線程因?yàn)槲床东@的異常而終止時(shí),ThreadPoolExecutor 會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的線程來(lái)替代它,從而保持線程池的穩(wěn)定性。此外,你也可以通過(guò)提供自定義的 ThreadFactory 來(lái)控制線程的創(chuàng)建過(guò)程,例如設(shè)置線程的名稱(chēng)、優(yōu)先級(jí)、守護(hù)狀態(tài)等。
6.可擴(kuò)展性:ThreadPoolExecutor 的設(shè)計(jì)是基于策略的,它使用了多個(gè)接口和抽象類(lèi)來(lái)定義線程池的行為,這使得它很容易通過(guò)擴(kuò)展或替換某些組件來(lái)適應(yīng)不同的需求。
7.與Java并發(fā)庫(kù)集成:ThreadPoolExecutor 是 Java 并發(fā)庫(kù) java.util.concurrent 的一部分,這個(gè)庫(kù)提供了豐富的并發(fā)工具和類(lèi),如鎖、信號(hào)量、倒計(jì)時(shí)器、阻塞隊(duì)列等,這些都可以與 ThreadPoolExecutor 無(wú)縫集成,簡(jiǎn)化多線程編程的復(fù)雜性。
8.性能監(jiān)控和調(diào)優(yōu):ThreadPoolExecutor 提供了一些有用的方法,如 getTaskCount()、getCompletedTaskCount()、getPoolSize() 等,這些方法可以幫助你監(jiān)控線程池的運(yùn)行狀態(tài),從而進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)。
所以你了解了么?
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