threadpool（实现高并发的必备！深入浅出，轻松学习线程池）

发布时间：2023-09-14 11:54:49

实现高并发的必备！深入浅出，轻松学习线程池

线程池是多线程应用中常用的一种技术，它能够实现对系统资源的高效利用，提高程序性能和稳定性。一般而言，线程池由一个任务队列、若干个工作线程和管理机制组成，它可以减少线程的创建与销毁次数，提高程序的响应速度和稳定性，同时还能有效地控制并发的数量。

如何实现一个线程池？

1. 定义任务接口（Runnable接口）

线程池执行的核心是任务，所以我们需要先定义一个任务接口，实现该接口的任务可以提交到线程池中执行，示例代码如下：

``` public interface Runnable{ void run(); } ```

2. 队列管理

线程池中需要一个任务队列来管理任务，通常使用阻塞队列实现，常见的有LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue。在任务队列中添加任务数据，线程池中的工作线程不断从队列中取出任务并执行。

``` public class LinkedBlockingQueue implements BlockingQueue { private final int capacity; private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(); private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock(); private final Condition notFull = putLock.newCondition(); private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock(); private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition(); private LinkedBlockingQueue(final int capacity) { this.capacity = capacity; } public static LinkedBlockingQueue create(final int capacity) { return new LinkedBlockingQueue(capacity); } @Override public void put(final Runnable runnable) throws InterruptedException { final int c; takeLock.lockInterruptibly(); try { while (count.get() == capacity) { notFull.await(); } enqueue(runnable); c = count.getAndIncrement(); if (c + 1 < capacity) { notFull.signal(); } } finally { takeLock.unlock(); } if (c == 0) { signalNotEmpty(); } } private void enqueue(final Runnable runnable) { // add to tail } private Runnable dequeue() { // remove from head return null; } } ```

3. 拒绝策略

在任务队列满载时，如果继续向队列中添加任务，会导致队列溢出。所以，需要实现一个拒绝策略来处理这种情况。拒绝策略通常有：直接拒绝、丢弃最旧的任务、将该任务添加到调用者线程中等。

``` public interface RejectedPolicy { void rejectedExecution(Runnable r, SjExecutor executor); } ```

4. 线程管理

线程池中需要管理若干个工作线程，线程创建和销毁是一个比较耗费时间的操作（例如：可以使用new Thread()来创建Runnable接口的域），影响线程池的并发性，所以在线程池中采用线程池的方式来管理线程。

``` public interface Executor { void execute(Runnable runnable); } ```

5. 线程池的执行过程

当有任务向线程池提交时，会先检查工作线程是否繁忙，若繁忙则将任务加入任务队列中，若未繁忙则创建新线程执行该任务。在执行任务时，线程池需要判断任务队列是否为空，如果为空则等待新任务加入，如果不为空则从任务队列中取出任务执行。

线程池的使用

1. 设置线程池大小

线程池的大小需要根据实际情况调整，一般建议设置线程池大小与系统CPU核数相同或加1为宜。

``` private static int corePoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1; private static int maximumPoolSize = corePoolSize; ```

2. 创建线程池

可以使用ThreadPoolExecutor创建线程池，通过其构造函数来指定线程池大小、任务队列类型、拒绝策略等参数。

``` private final ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor( corePoolSize, maximumPoolSize, KEEP_ALIVE_TIME, TimeUnit.SECONDS, LinkedBlockingQueue.create(QUEUE_SIZE), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() ); ```

3. 向线程池中提交任务

提交任务有两种方式：

a. new Thread()方式

``` threadPoolExecutor.execute(new Thread(() -> { // 任务执行操作 })); ```

b. new Runnable()方式

``` threadPoolExecutor.execute(new Runnable() { @Override public void run() { // 任务执行操作 } }); ```

线程池的优缺点

线程池的优点：

1. 线程池可复用创建好的线程，避免了线程创建与销毁的操作，提高了线程执行效率；

2. 线程池可以控制并发线程的数量，从而控制系统的负载；

3. 线程池可以每个线程分配资源，提高程序的性能和响应速度；

4. 线程池可以避免线程的堵塞，提高程序的稳定性。

线程池的缺点：

1. 需要占用一定的系统资源；

2. 线程池的核心线程数和最大线程数需要合理设置，防止资源的浪费，同时也需要考虑任务的细粒度和粗粒度。

线程池是一种非常实用的多线程技术，其应用广泛，对提高程序的性能和稳定性都有着积极的作用。对于每个需要实现高并发的编程人员来说，了解线程池的基础知识是必须的，希望本文对大家有所帮助。