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线程池原理和实现



廖雪峰
资深软件开发工程师,业余马拉松选手。

Java语言虽然内置了多线程支持,启动一个新线程非常方便,但是,创建线程需要操作系统资源(线程资源,栈空间等),频繁创建和销毁大量线程需要消耗大量时间。

如果可以复用一组线程:

那么我们就可以把很多小任务让一组线程来执行,而不是一个任务对应一个新线程。这种能接收大量小任务并进行分发处理的就是线程池。

简单地说,线程池内部维护了若干个线程,没有任务的时候,这些线程都处于等待状态。如果有新任务,就分配一个空闲线程执行。如果所有线程都处于忙碌状态,新任务要么放入队列等待,要么增加一个新线程进行处理。

Java标准库提供了接口表示线程池,它的典型用法如下:

因为只是接口,Java标准库提供的几个常用实现类有:

  • FixedThreadPool:线程数固定的线程池;
  • CachedThreadPool:线程数根据任务动态调整的线程池;
  • SingleThreadExecutor:仅单线程执行的线程池。

创建这些线程池的方法都被封装到这个类中。我们以为例,看看线程池的执行逻辑:

我们观察执行结果,一次性放入6个任务,由于线程池只有固定的4个线程,因此,前4个任务会同时执行,等到有线程空闲后,才会执行后面的两个任务。

线程池在程序结束的时候要关闭。使用方法关闭线程池的时候,它会等待正在执行的任务先完成,然后再关闭。会立刻停止正在执行的任务,则会等待指定的时间让线程池关闭。

如果我们把线程池改为,由于这个线程池的实现会根据任务数量动态调整线程池的大小,所以6个任务可一次性全部同时执行。

如果我们想把线程池的大小限制在4~10个之间动态调整怎么办?我们查看方法的源码:

因此,想创建指定动态范围的线程池,可以这么写:

还有一种任务,需要定期反复执行,例如,每秒刷新证券价格。这种任务本身固定,需要反复执行的,可以使用。放入的任务可以定期反复执行。

创建一个仍然是通过类:

我们可以提交一次性任务,它会在指定延迟后只执行一次:

如果任务以固定的每3秒执行,我们可以这样写:

如果任务以固定的3秒为间隔执行,我们可以这样写:

注意FixedRate和FixedDelay的区别。FixedRate是指任务总是以固定时间间隔触发,不管任务执行多长时间:

而FixedDelay是指,上一次任务执行完毕后,等待固定的时间间隔,再执行下一次任务:

因此,使用时,我们要根据需要选择执行一次、FixedRate执行还是FixedDelay执行。

细心的童鞋还可以思考下面的问题:

  • 在FixedRate模式下,假设每秒触发,如果某次任务执行时间超过1秒,后续任务会不会并发执行?
  • 如果任务抛出了异常,后续任务是否继续执行?

Java标准库还提供了一个类,这个类也可以定期执行任务,但是,一个会对应一个,所以,一个只能定期执行一个任务,多个定时任务必须启动多个,而一个就可以调度多个定时任务,所以,我们完全可以用取代旧的。

使用线程池复用线程。

下载练习

JDK提供了实现了线程池功能:

  • 线程池内部维护一组线程,可以高效执行大量小任务;
  • 提供了静态方法创建不同类型的;
  • 必须调用关闭;
  • 可以定期调度多个任务。

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