JAVA線程池的作用是什么？

不懂JAVA線程池的作用是什么？？其實(shí)想解決這個(gè)問題也不難，下面讓小編帶著大家一起學(xué)習(xí)怎么去解決，希望大家閱讀完這篇文章后大所收獲。

線程池的作用

我們?cè)谟靡粋€(gè)東西的時(shí)候，首先得搞明白一個(gè)問題。這玩意是干嘛的，為啥要用這個(gè)，用別的不行嗎。那么一個(gè)一個(gè)解決這些問題

我們之前都用過數(shù)據(jù)庫連接池，線程池的作用和連接池有點(diǎn)類似，頻繁的創(chuàng)建，銷毀線程會(huì)造成大量的不必要的性能開銷，所以這個(gè)時(shí)候就出現(xiàn)了一個(gè)東西統(tǒng)一的管理線程，去負(fù)責(zé)線程啥時(shí)候銷毀，啥時(shí)候創(chuàng)建，以及維持線程的狀態(tài)，當(dāng)程序需要使用線程的時(shí)候，直接從線程池拿，當(dāng)程序用完了之后，直接把線程放回線程池，不需要去管線程的生命周期，專心的執(zhí)行業(yè)務(wù)代碼就行。

當(dāng)然，如果非要是自己想手動(dòng)new一個(gè)線程來執(zhí)行，也不是不可以，只是像上面說的那樣，第一麻煩，第二開銷大，第三不好控制。

控制線程的方法

在說到線程池之前，首先要提到一個(gè)創(chuàng)建線程池的工具類，又或者說是工廠類 Executors 通過這個(gè)線程可以統(tǒng)一的創(chuàng)建線程，返回的是一個(gè)ExecutorService 類這個(gè)類中包含了一些對(duì)線程執(zhí)行過程進(jìn)行管理控制的方法；

void execute(Runnable command); 這個(gè)方法是將任務(wù)提交到線程池進(jìn)行執(zhí)行。這個(gè)方法沒有返回值。

<T> Future<T> submit(Callable<T> task); 這個(gè)方法最特別的地方是線程執(zhí)行完畢之后是有返回值的，另外方法的參數(shù)可以用Callable也可以為Runnable?？梢赃m用于一些后續(xù)的代碼，需要線程執(zhí)行結(jié)果的程序。

下面的示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè) ExecutorService 的實(shí)例，提交了一個(gè)任務(wù)，然后使用返回的 Future 的 get() 方法等待提交的任務(wù)完成并返回值。

 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
 Future<String> future = executorService.submit(() -> "Hello World");
 // 一些其它操作
 String result = future.get();

在實(shí)際使用時(shí)，我們并不會(huì)立即調(diào)用 future.get() 方法，可能會(huì)等待一些時(shí)間，推遲調(diào)用它直到我們需要它的值用于計(jì)算等目的。

ExecutorService 中的 submit() 方法被重載為支持 Runnable 或 Callable ，它們都是功能接口，可以接收一個(gè) lambdas 作為參數(shù)（ 從 Java 8 開始 ）：

• 使用 Runnable 作為參數(shù)的方法不會(huì)拋出異常也不會(huì)返回任何值 ( 返回 void )
• 使用 Callable 作為參數(shù)的方法則可以拋出異常也可以返回值。
   

如果想讓編譯器將參數(shù)推斷為 Callable 類型，只需要 lambda 返回一個(gè)值即可。

• void shutdown(); 在調(diào)用了shutdown方法之后，線程池就不會(huì)再接收新的任務(wù)，此時(shí)線程池還沒有停止，仍然會(huì)把線程池中國正在執(zhí)行但是還沒有執(zhí)行完的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行完畢，那些沒有開始執(zhí)行的任務(wù)則被中斷
• List<Runnable> shutdownNow(); 在調(diào)用了shutdownNow方法之后，會(huì)將線程池的狀態(tài)設(shè)置為stop，正在執(zhí)行的任務(wù)則被停止，沒被執(zhí)行任務(wù)的則返回。

這兩種方法的使用場(chǎng)景：如果線程中的任務(wù)相互之間沒有什么關(guān)聯(lián)某個(gè)線程的異常對(duì)結(jié)果影響不大。那么所有線程都能在執(zhí)行任務(wù)結(jié)束之后可以正常結(jié)束，程序能在所有task都做完之后正常退出，適合用ShutDown。但是，如果一個(gè)線程在做某個(gè)任務(wù)的時(shí)候失敗，則整個(gè)結(jié)果就是失敗的，其他worker再繼續(xù)做剩下的任務(wù)也是徒勞，這就需要讓他們?nèi)客Ｖ巩?dāng)前的工作。這里使用ShutDownNow就可以讓該pool中的所有線程都停止當(dāng)前的工作，從而迫使所有線程執(zhí)行退出。從而讓主程序正常退出。

線程池的分類

通過工廠類 Executors 通過這個(gè)線程可以根據(jù)自己的需要統(tǒng)一的創(chuàng)建各種類型的線程，線程的分類大致分為以下四種：

1. newSingleThreadExecutor
2. CachedThreadPool
3. newFixedThreadPool
4. newScheduledThreadPool

• newSingleThreadExecutor 創(chuàng)建一個(gè)單線程的線程池，核心線程和最大線程都為1，因此只會(huì)有一個(gè)工作線程，會(huì)按照指定順序去執(zhí)行，而且空閑時(shí)間為0，說明一旦沒有任務(wù)了，線程就會(huì)被銷毀

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
  return new FinalizableDelegatedExecutorService
   (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
         0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
         new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
 }

public class SinglePoolDemo {
 public static void main(String[] args) {
  ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
//  ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
   int finalI = i;
   pool.execute(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+ finalI);
   });
  }
 }
}

輸出結(jié)果：

pool-1-thread-1----0
pool-1-thread-1----1
pool-1-thread-1----2
pool-1-thread-1----3
pool-1-thread-1----4
pool-1-thread-1----5
pool-1-thread-1----6
pool-1-thread-1----7
pool-1-thread-1----8
pool-1-thread-1----9

觀察線程編號(hào)，可以發(fā)現(xiàn)，自始自終都只有一個(gè)線程在執(zhí)行，并且也是按照順序來執(zhí)行的，。

• CachedThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)按需創(chuàng)建的線程，核心線程數(shù)為0，有一個(gè)最大線程數(shù)量，意味著可以根據(jù)實(shí)際任務(wù)數(shù)的需要，靈活的創(chuàng)建和管理線程，keepAlive時(shí)間為60s，代表當(dāng)某線程超過60s空閑的時(shí)候，才會(huì)被銷毀，這個(gè)線程池最特殊的地方在于，同步隊(duì)列最多只能有一個(gè)元素，加入隊(duì)列的線程會(huì)被馬上執(zhí)行。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
  return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
          60L, TimeUnit.SECONDS,
          new SynchronousQueue<Runnable>());
 }

public class CachePoolDemo {
 public static void main(String[] args) {

  ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
  for (int i = 0; i < 20000; i++) {
   int finalI = i;
   pool.submit(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-------------"+finalI);
   });
  }
 }
}

運(yùn)行結(jié)果部分：

......
pool-1-thread-1805-------------19760
pool-1-thread-1806-------------19783
pool-1-thread-1809-------------19875
pool-1-thread-1810-------------19951
pool-1-thread-1811-------------19980

以上的代碼我們運(yùn)行了2w次線程任務(wù)，如果是按照我們之前的做法的話，我們要new 2w的線程去執(zhí)行。通過這個(gè)不定長(zhǎng)的線程池，他可以根據(jù)任務(wù)數(shù)來靈活的分配所創(chuàng)建的線程，如果線程池長(zhǎng)度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程，所以這里只創(chuàng)建了大概1800多個(gè)線程就完成了我們?cè)拘枰猲ew 2w個(gè)線程才能完成的任務(wù)，之所以說他是靈活分配的是因?yàn)?，可以這樣驗(yàn)證看看，把i的值改為20的話，所創(chuàng)建的線程數(shù)量大概是10以內(nèi)，因此是根據(jù)任務(wù)數(shù)量來自行創(chuàng)建線程數(shù)的，可以保證效率和性能的最大化。

但是經(jīng)過實(shí)測(cè)，這個(gè)靈活性雖然最高，但是性能貌似是相對(duì)比較差的，在兩萬任務(wù)數(shù)的條件下，所以他的缺點(diǎn)就是，可能會(huì)創(chuàng)建大量的線程。當(dāng)然線程池這東西是需要根據(jù)自身情況來選擇的。如果主線程提交任務(wù)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CachedThreadPool的處理速度，則CachedThreadPool會(huì)不斷地創(chuàng)建新線程來執(zhí)行任務(wù)，這樣有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)耗盡CPU和內(nèi)存資源，所以在使用該線程池是，一定要注意控制并發(fā)的任務(wù)數(shù)，否則創(chuàng)建大量的線程可能導(dǎo)致嚴(yán)重的性能問題。

• newFixedThreadPool 可以通過傳入一個(gè)int參數(shù)來指定創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)的線程池，該線程池的核心線程數(shù)和最大線程數(shù)都是你傳進(jìn)去的參數(shù)的值，存活時(shí)間都為0說明只要任務(wù)空閑下來了，就會(huì)被銷毀，阻塞隊(duì)列的最大值為MAX_VALUE。所以他的缺點(diǎn)是，可能會(huì)將大量的時(shí)間花在處理堆積的請(qǐng)求阻塞隊(duì)列中的線程。

 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
  return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
          0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
          new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
 }

public class FixedPoolDemo {
 public static void main(String[] args) {
  ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
//  ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
  for (int i = 0; i < 1000; i++) {
   int finalI = i;
   pool.execute(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+ finalI);
   });
  }
 }
}

從運(yùn)行結(jié)果可以看出，線程池一直都是維持著十個(gè)線程

.....
pool-1-thread-5----882
pool-1-thread-1----881
pool-1-thread-4----865
pool-1-thread-10----989
pool-1-thread-3----931
pool-1-thread-2----934
pool-1-thread-9----910
pool-1-thread-6----896

• newScheduledThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)線程池，支持定時(shí)及周期性任務(wù)執(zhí)行。

 public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
  super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
    new DelayedWorkQueue());
 }

以上四種線程池，各有優(yōu)劣點(diǎn)

newFixedThreadPool、newSingleThreadExecutor:

主要問題是堆積的請(qǐng)求處理隊(duì)列可能會(huì)耗費(fèi)非常大的內(nèi)存，甚至OOM。

newCachedThreadPool、newScheduledThreadPool:

主要問題是線程數(shù)最大數(shù)是Integer.MAX_VALUE，可能會(huì)創(chuàng)建數(shù)量非常多的線程，甚至OOM。

阿里線程池規(guī)范

1. 線程池不允許使用 Executors 去創(chuàng)建，而是通過 ThreadPoolExecutor 的方式，這樣的處理方式讓寫的同學(xué)更加明確線程池的運(yùn)行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風(fēng)險(xiǎn)。
2. FixedThreadPool 和 SingleThreadPool: 允許的請(qǐng)求隊(duì)列長(zhǎng)度為 Integer.MAX_VALUE，可能會(huì)堆積大量的請(qǐng)求，從而導(dǎo)致 OOM。
3. CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool: 允許的創(chuàng)建線程數(shù)量為 Integer.MAX_VALUE，可能會(huì)創(chuàng)建大量的線程，從而導(dǎo)致 OOM。

總結(jié)

本篇文章首先我們知道了線程池有什么好處，然后了解一些線程的執(zhí)行方法，submit，execute，shutdown以及他們的區(qū)別，用法等等，然后對(duì)幾種線程池做了一個(gè)大概的介紹，以及他們的作用，好處和弊端。如果看的細(xì)心的同學(xué)可以看代碼發(fā)現(xiàn)，這些線程池其實(shí)本質(zhì)上都是通過創(chuàng)建一個(gè) ThreadPoolExecutor ，包括阿里的線程池規(guī)范也是建議用ThreadPoolExecutor ，但是本篇文章只是對(duì)線程池的作用以及分類做一個(gè)概述，在下篇文章中，將會(huì)詳細(xì)的講一下ThreadPoolExecutor 。

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享JAVA線程池的作用是什么？?jī)?nèi)容對(duì)大家有幫助，同時(shí)也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，遇到問題就找億速云，詳細(xì)的解決方法等著你來學(xué)習(xí)!