Java中線程池的作用有哪些

本篇文章給大家分享的是有關(guān)Java中線程池的作用有哪些，小編覺(jué)得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說(shuō)，跟著小編一起來(lái)看看吧。

1.簡(jiǎn)介

使用線程池可以避免線程的頻繁創(chuàng)建以及銷毀。

JAVA中提供的用于實(shí)現(xiàn)線程池的API：

Executor、ExecutorService、AbstractExecutorService、ThreadPoolExecutor、ForkJoinPool都位于java.util.concurrent包下。

*ThreadPoolExecutor、ForkJoinPool為線程池的實(shí)現(xiàn)類。

2.Executor

public interface Executor {

  /**
   * 向線程池提交一個(gè)任務(wù),交由線程池去執(zhí)行
   */
  void execute(Runnable command);

}

*該接口聲明了execute(Runnable command)方法，負(fù)責(zé)向線程池中提交一個(gè)任務(wù)。

3.ExecutorService接口

public interface ExecutorService extends Executor {

  /**
   * 關(guān)閉線程池(等待隊(duì)列中的任務(wù)被執(zhí)行完畢)
   */
  void shutdown();

  /**
   * 立刻關(guān)閉線程池(不執(zhí)行隊(duì)列中的任務(wù)，并嘗試中斷當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù))
   */
  List<Runnable> shutdownNow();

  /**
   * 判斷線程池是否處于shutdown狀態(tài).
   */
  boolean isShutdown();

  /**
   * 判斷線程池是否處于terminated狀態(tài).
   */
  boolean isTerminated();

  /**
   * 若在指定時(shí)間內(nèi)線程池處于terminated狀態(tài)則立即返回true,否則超過(guò)時(shí)間后仍未為terminated狀態(tài)則返回false.
   */
  boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

  /**
   * 向線程池提交一個(gè)任務(wù)并返回包含指定類型的Future(根據(jù)Callable的泛型)
   */
  <T> Future<T> submit(Callable<T> task);

  /**
   * 向線程池提交一個(gè)任務(wù)并指定任務(wù)執(zhí)行結(jié)果的類型,返回包含指定類型的Future.
   */
  <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

  /**
   * 向線程池提交一個(gè)任務(wù)并返回未知類型的Future.
   */
  Future<?> submit(Runnable task);

  /**
   * 向線程池提交多個(gè)任務(wù)并返回指定類型的Future列表.
   */
  <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException;

  /**
   * 向線程池提交多個(gè)任務(wù)并返回指定類型的Future列表,如果在指定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有執(zhí)行完畢則直接返回.
   */
  <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
   
  /**
   * 向線程池提交多個(gè)任務(wù),當(dāng)任意一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢后返回指定類型的Future.
   */
  <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException, ExecutionException;

  /**
   * 向線程池提交多個(gè)任務(wù),在指定時(shí)間內(nèi),當(dāng)任意一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢后返回指定類型的Future,若超時(shí)則拋出異常.
   */
  <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

public interface Future<V> {

  /**
   * 中斷任務(wù)的執(zhí)行
   */
  boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

  /**
   * 判斷任務(wù)是否中斷成功
   */
  boolean isCancelled();

  /**
   * 判斷任務(wù)是否執(zhí)行完成
   */
  boolean isDone();
  
  /**
   * 獲取任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果直到任務(wù)執(zhí)行完畢(阻塞線程)
   */
  V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
 
  /**
   * 獲取任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果,若在指定時(shí)間內(nèi)任務(wù)仍然沒(méi)有執(zhí)行完畢則拋出TimeoutException
   */
  V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

*execute()方法不能獲取任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果，而submit()方法能夠根據(jù)返回的Future實(shí)例獲取任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。

4.ThreadPoolExecutor

corePoolSize：線程池中核心線程的數(shù)量。

maximumPoolSize：線程池中最大線程數(shù)。

keepAliveTime：線程的空閑時(shí)間。

unit：修飾線程空閑時(shí)間的單位。

workQueue：任務(wù)隊(duì)列。

threadFactory：線程工廠，用于創(chuàng)建線程。

handler：當(dāng)隊(duì)列已滿且當(dāng)前線程數(shù)已達(dá)到所允許的最大值時(shí)的處理策略。

*線程池中的線程包括核心線程以及普通線程，核心線程一旦創(chuàng)建后直到線程池被關(guān)閉前都就不會(huì)被銷毀，而普通線程會(huì)因?yàn)榈竭_(dá)空閑時(shí)間而被銷毀。

構(gòu)造方法：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
             int maximumPoolSize,
             long keepAliveTime,
             TimeUnit unit,
             BlockingQueue<Runnable> workQueue,
             ThreadFactory threadFactory,
             RejectedExecutionHandler handler)

BlockingQueue的類型 

 BlockingQueue提供了ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue等實(shí)現(xiàn)類。

1.ArrayBlockingQueue：使用順序表的結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)，在使用時(shí)需要指定其長(zhǎng)度，支持公平鎖/非公平鎖進(jìn)行操作。

2.LinkedBlockingQueue：使用鏈表的結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)，在使用時(shí)不需要指定其長(zhǎng)度，隊(duì)列的最大長(zhǎng)度為Integer.MAX_VALUE。

3.SynchronousQueue：一個(gè)不存儲(chǔ)元素的隊(duì)列，每一個(gè)put操作必須等待take操作，否則不能添加元素，支持公平鎖和非公平鎖。

 *這些實(shí)現(xiàn)類在進(jìn)行入隊(duì)和出隊(duì)操作時(shí)都會(huì)進(jìn)行加鎖，以保證在多線程并發(fā)訪問(wèn)時(shí)數(shù)據(jù)的安全性。

隊(duì)列已滿且線程數(shù)已達(dá)到所允許的最大值時(shí)的處理策略

RejectedExecutionHandler提供了AbortPolicy、DiscardPolicy、DiscardOlderstPolicy、CallerRunsPolicy四個(gè)策略，這四個(gè)策略都是ThreadPoolExecutor的靜態(tài)內(nèi)部類。

1.AbortPolicy：放棄任務(wù)并拋出RejectedExecutionException異常。

2.DiscardPolicy：放棄任務(wù)但不拋出異常。

3.DiscardOlderstPolicy： 放棄隊(duì)頭中的任務(wù)，然后重新嘗試執(zhí)行新任務(wù)。

4.CallerRunsPolicy： 由調(diào)用線程來(lái)處理該任務(wù)。

線程池的狀態(tài)

private static final int RUNNING  = -1；
private static final int SHUTDOWN  = 0； 
private static final int STOP    = 1；
private static final int TIDYING  = 2； 
private static final int TERMINATED = 3；

1.RUNING：線程池處于運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)可以接受新的任務(wù)請(qǐng)求，并且執(zhí)行隊(duì)列中的任務(wù)。

2.SHUTDOWN：線程池處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)不接受新的任務(wù)請(qǐng)求，但會(huì)繼續(xù)執(zhí)行隊(duì)列中的任務(wù)。

3.STOP：線程池處于禁用狀態(tài)，此時(shí)不接受新的任務(wù)請(qǐng)求，并且不會(huì)執(zhí)行隊(duì)列中的任務(wù)。

4.TIDYING：線程池處于整理狀態(tài)，此時(shí)沒(méi)有正在執(zhí)行的任務(wù)。

5.TERMINATED ：線程池處于終止?fàn)顟B(tài)。

線程池狀態(tài)的變化過(guò)程

1.當(dāng)線程池創(chuàng)建后處于RUNNING狀態(tài)。

2.1 若此時(shí)調(diào)用了shutdown()方法，那么線程池將處于SHUTDOWN狀態(tài)，不接受新的任務(wù)請(qǐng)求，但會(huì)繼續(xù)執(zhí)行隊(duì)列中的任務(wù)，當(dāng)隊(duì)列中的任務(wù)為空且沒(méi)有正在執(zhí)行的任務(wù)時(shí)，線程池的狀態(tài)為T(mén)IDYING。

2.2 若此時(shí)調(diào)用了shutdownNow()方法，那么線程池將處于STOP狀態(tài)，不接受新的任務(wù)請(qǐng)求并且不執(zhí)行隊(duì)列中的任務(wù)，此時(shí)線程池的狀態(tài)為T(mén)IDYING。

3.當(dāng)線程池的狀態(tài)為T(mén)IDYING時(shí)，當(dāng)terminated()方法處理完畢后，線程池的狀態(tài)為T(mén)RRMINATED。

任務(wù)的執(zhí)行流程

1.當(dāng)調(diào)用了execute()或者submit()方法向線程池提交一個(gè)任務(wù)后，首先判斷當(dāng)前線程池中的線程個(gè)數(shù)是否大于核心線程數(shù)。

2.如果當(dāng)前線程池的線程個(gè)數(shù)小于核心線程數(shù)，則創(chuàng)建一個(gè)核心線程來(lái)處理任務(wù)。

3.如果當(dāng)前線程池的線程個(gè)數(shù)大于核心線程數(shù)，則將任務(wù)放入到隊(duì)列中，如果放入隊(duì)列成功，那么該任務(wù)將等待被空閑的線程處理，如果放入隊(duì)列失敗(隊(duì)滿)，則判斷當(dāng)前線程池中的線程個(gè)數(shù)是否達(dá)到所允許的最大值，若未達(dá)到則創(chuàng)建一個(gè)普通線程去處理任務(wù)，否則根據(jù)預(yù)定義的處理策略去進(jìn)行處理。

5.Executors工具類

JAVA中提供了Executors工具類，用于直接創(chuàng)建Executor。

CacheThreadPool

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

CacheThreadPool創(chuàng)建的都是普通線程(其核心線程數(shù)為0)、線程池的最大線程數(shù)為Integer.MAX_VALUE、線程的空閑時(shí)間為60秒，此方式適合大量耗時(shí)短的任務(wù)、不適合大量耗時(shí)長(zhǎng)的任務(wù)。

*由于創(chuàng)建的都是普通線程，且空閑時(shí)間為60秒，則仍有可能會(huì)頻繁的創(chuàng)建線程。

FixedThreadPool

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

FixedThreadPool創(chuàng)建的都是核心線程，其線程個(gè)數(shù)由入?yún)Q定，線程不會(huì)因?yàn)榭臻e時(shí)間而被銷毀，適合預(yù)知任務(wù)數(shù)量的業(yè)務(wù)。

SingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
  return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

SingleThreadExecutor使用一個(gè)核心線程來(lái)處理任務(wù)。

ScheduledThreadPool

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

*ScheduledThreadPool支持定時(shí)執(zhí)行任務(wù)以及固定間隔執(zhí)行任務(wù)。

SingleThreadScheduledExecutor

public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
    return new DelegatedScheduledExecutorService(new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}

*SingleThreadScheduledExecutor支持一個(gè)線程的定時(shí)執(zhí)行任務(wù)以及固定間隔執(zhí)行任務(wù)。

public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService {

  /**
   * 在指定的延遲時(shí)間到達(dá)后執(zhí)行任務(wù)一次
   */
  public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,long delay, TimeUnit unit);

  /**
   * 在指定的延遲時(shí)間到達(dá)后執(zhí)行任務(wù)一次
   */
  public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,long delay, TimeUnit unit);

  /**
   * 在指定的初始化延遲時(shí)間到達(dá)后執(zhí)行任務(wù)一次,往后每隔period時(shí)間執(zhí)行任務(wù)一次.
   */
  public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,long initialDelay,long period,TimeUnit unit);

  /**
   * 在指定的初始化延遲時(shí)間到達(dá)后執(zhí)行任務(wù)一次,往后每次任務(wù)執(zhí)行完畢后相隔delay時(shí)間執(zhí)行任務(wù)一次.
   */
  public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,long initialDelay,long delay,TimeUnit unit);

}

WorkStealingPool

public static ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) {
    return new ForkJoinPool(parallelism,ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,null, true);
}

WorkStealingPool創(chuàng)建一個(gè)并行級(jí)別的線程池，同一時(shí)刻最多只能有指定個(gè)數(shù)個(gè)線程正在執(zhí)行任務(wù)，創(chuàng)建時(shí)直接指定同一時(shí)刻最多能允許的并行執(zhí)行的線程個(gè)數(shù)即可，如果不傳則使用CPU的核數(shù)。

newWorkStealingPool方法內(nèi)部返回一個(gè)ForkJoinPool實(shí)例，F(xiàn)orkJoinPool是JAVA7新提供的線程池，同樣繼承AbstactExecutorService。

*作用類似于Semaphore。

以上就是Java中線程池的作用有哪些，小編相信有部分知識(shí)點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿?huì)見(jiàn)到或用到的。希望你能通過(guò)這篇文章學(xué)到更多知識(shí)。更多詳情敬請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。