我們都知道在面試的過程中,關于線程池的問題,一直都是面試官比較注重的考點,現在也不會有面試官會選擇去問創建線程都有哪些方式了,而更多的實惠關注到如何去使用線程池,今天了不起就來和大家說說線程池。
在Java中,創建線程池主要使用java.util.concurrent包下的Executors類。這個類提供了幾種靜態工廠方法,用于創建和管理不同類型的線程池。以下是一些常見的創建線程池的方式:
除了使用Executors類提供的靜態工廠方法創建線程池外,還可以通過實例化ThreadPoolExecutor類來自定義線程池。這種方式提供了更多的靈活性,允許你設置線程池的核心參數,如核心線程數、最大線程數、線程存活時間、任務隊列等。
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); // 使用線程池執行任務... } }
我們先來看看 Executors 當中的幾個方法,也就是上面了不起給大家寫的除了自定義線程池的幾個方法。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); }
在源碼中有一個類,我們明顯的看到了隊列的身影,那就是 LinkedBlockingQueue。
它實現了一個基于鏈接節點的可選容量的阻塞隊列。此隊列按 FIFO(先進先出)排序元素。隊列的頭部是在隊列中存在時間最長的元素,隊列的尾部是在隊列中存在時間最短的元素。新元素總是插入到隊列的尾部,而檢索操作(如 take 和 poll)總是從隊列的頭部開始。
LinkedBlockingQueue 是一個線程安全的隊列,它內部使用了鎖和條件變量來保證多線程環境下的正確性和一致性。因為它是阻塞隊列,所以它可以用于生產者和消費者模型,在生產者線程和消費者線程之間傳遞數據。
LinkedBlockingQueue 的主要特點就幾個
為什么說容量可選呢?因為我們如果單獨使用這個LinkedBlockingQueue 那么你可以在創建 LinkedBlockingQueue 時指定一個容量,這將限制隊列中可以存儲的元素數量。如果未指定容量,則隊列的容量將是 Integer.MAX_VALUE。當隊列滿時,任何嘗試插入元素的線程都將被阻塞,直到隊列中有空間可用。
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列中,如果隊列已滿,則調用線程將被阻塞直到隊列有空閑空間。take 方法用于從隊列中移除并返回頭部元素,如果隊列為空,則調用線程將被阻塞直到隊列中有元素可用。
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); // 模擬生產耗時 } } 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); // 模擬消費耗時 } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } }); producer.start(); consumer.start(); producer.join(); // 注意:這里的 consumer 線程是一個無限循環,所以它不會自然結束。 // 在實際應用中,你需要有一個明確的停止條件來結束消費者線程。 } }
說到這里感覺說多了,我們回歸正題,如果我們使用標準的 newCachedThreadPool 方法,如果線程數設置和任務數不能夠配合起來,就比如說設置的線程數是一定的,這個時候,任務數量越多,就會慢慢的進入到隊列LinkedBlockingQueue中,隊列的話,任務越多,占用的內存越多,最終就非常容易耗盡內存,導致OOM。
所以我們不推薦直接使用 Executors 來創建線程池,但是我們更推薦使用 ThreadpoolExecutor創建線程池。原因就是如下的幾點:
1.資源控制:ThreadPoolExecutor 允許你明確控制并發線程的最大數量,防止因為創建過多的線程而耗盡系統資源。通過合理地設置線程池的大小,可以平衡資源利用率和系統性能。
2.線程復用:線程池中的線程可以被多個任務復用,這減少了在創建和銷毀線程上花費的時間以及開銷,提高了系統的響應速度。
3.任務隊列:ThreadPoolExecutor 內部維護了一個任務隊列,當線程池中的線程都在工作時,新提交的任務會被放在隊列中等待執行。這提供了一種緩沖機制,可以平滑處理突發的高并發任務。
4.靈活性:ThreadPoolExecutor 提供了多種配置選項,如核心線程數、最大線程數、線程存活時間、任務隊列類型等,這些選項可以根據具體的應用場景進行調整,以達到最佳的性能和資源利用率。
5.異常處理:當線程池中的線程因為未捕獲的異常而終止時,ThreadPoolExecutor 會創建一個新的線程來替代它,從而保持線程池的穩定性。此外,你也可以通過提供自定義的 ThreadFactory 來控制線程的創建過程,例如設置線程的名稱、優先級、守護狀態等。
6.可擴展性:ThreadPoolExecutor 的設計是基于策略的,它使用了多個接口和抽象類來定義線程池的行為,這使得它很容易通過擴展或替換某些組件來適應不同的需求。
7.與Java并發庫集成:ThreadPoolExecutor 是 Java 并發庫 java.util.concurrent 的一部分,這個庫提供了豐富的并發工具和類,如鎖、信號量、倒計時器、阻塞隊列等,這些都可以與 ThreadPoolExecutor 無縫集成,簡化多線程編程的復雜性。
8.性能監控和調優: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控線程池的運行狀態,從而進行性能調優。
所以你了解了么?
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