【多线程】线程池
目录
一.池的概念
二.线程池的概念
三.标准库中的线程池
四.模拟线程池
一.池的概念
池是一种资源复用和管理技术，预先创建并维护一组可以重复利用的资源，减少重复创建和销毁的开销，达到节省资源的目的
- 资源复用：重复利用已分配的资源，减少重复创建和销毁的开销
- 资源管控：限制资源总量（如果资源太多，容易发生线程安全问题）
二.线程池的概念
在最开始使用进程的时候，由于进程的创建和销毁开销太大，于是引入了线程的概念（进程的更精细划分），虽然线程的开销很小，但是在频繁的创建和释放情况下，线程的开销也不得不重视起来，针对这个问题进行了优化。
- 协程 / 纤程：轻量化线程，对线程的更精细划分
一个代码中，创建出上千个线程，可能会卡死，如果是上千个协程，只能说还不够
- 线程池
将要使用的线程创建好，使用完后，将线程放入线程池中，下一次使用的时候，直接从线程池中取，不需要创建和销毁
并且在池子中获取线程，属于纯用户态操作（可控），由系统来创建，属于内核态操作（不可控），所以从线程池中获取线程比从系统中申请线程更高效
三.标准库中的线程池
在java中，线程池的实现基于 java.util.concurrent 包中的 ThreadPoolExecutor类
ThreadPoolExecutor类
maximumPoolSize （最大线程数）=核心线程数+空闲线程数
BlockingQueue<Runnable> workQueue （工作队列）：这里使用Runnable来描述任务，我们也可以改进，使用PriorityBlockingQueue，带有优先级的阻塞队列，控制任务的执行顺序
ThreadFactory threadFactory （线程工程）：线程池提供定制化线程的能力
拒绝策略！！！
线程池中，有一个阻塞队列，能够容纳的元素有上限，如果队列满了，还要继续添加任务，线程池会有四种解决办法
| 策略 | 行为 | 适用场景 |
|---|---|---|
| AbortPolicy（默认策略） | 抛异常 | 关键任务，需明确失败反馈 |
| CallerRunsPolicy | 提交者线程执行任务 | 缓解临时负载压力 |
| DiscardPolicy | 静默丢弃 | 非关键任务（如日志） |
| DiscardOldestPolicy | 丢弃队列最旧任务并重试提交 | 实时性优先 |
AbortPolicy（默认策略）
- 抛出异常，导致新任务和旧任务都不执行
- 需要手动处理异常
CallerRunsPolicy
- 新的任务由添加任务的线程去执行（新的任务会执行，不是由线程池中的线程去执行，而是由调用者执行）
- 减缓任务提交速度，避免线程池过载，但是可能导致阻塞提交任务的线程。
DiscardPolicy
- 丢弃最新的任务（新的任务直接销毁了，调用的线程和线程池都不执行）
- 无异常处理负担，但是任务丢失不易察觉。
DiscardOldestPolicy
- 丢弃最老的任务，去执行新的任务
- 可能丢弃重要旧任务。
在我们的日常使用中，由于ThreadPoolExecutor类使用起来太复杂，标准库中提供了另一个Executors工厂类对ThreadPoolExecutor类进行封装并且设计好了不同的参数
下面是常用的方法：
| 方法 | 说明 |
| newScheduleThreadExecutor() | 创建定时器线程，延时执行任务 |
| newSingleThreadExecutor() | 只包含单个线程的线程池 |
| newCachedThreadExecutor() | 线程数目能够动态扩容 |
| newFixedThreadExecutor(int nThreads) | 创建固定大小的线程池 |
无论是ThreadPoolExecutor类还是Executor类都是使用submit方法添加任务
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class Demo_7 {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
service.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("111");
}
});
}
}
在创建线程池的时候，会牵扯一个问题：线程池中线程的数量设置多少合适？
没有固定的答案，不同的程序，能够设定的线程数量是不同的
- 如果在一个进程中，所有的线程都是cpu密集型，那么每个线程的工作都在cpu上面，那么建议线程数目不要超过N（cpu核心数）
- 如果在一个进程中，所有的线程都是IO密集型，那么每个线程的工作都在等待IO，那么建议线程数目远远超过超过N（cpu核心数）
由于在实际开发中，一部分是cpu，另一部分IO，最好的办法是根据试验和测试找出合适的线程数
在不同的线程数目下，参考在总的时间的开销和系统资源的开销中，找到合适的量
四.模拟线程池
实现一个线程池，我们要明确以下步骤：
- 为了保证创建线程池就可以执行任务，将线程创建在构造方法中（只要创建出实例就会启动线程，执行任务）
- 在构造方法中指定线程池中使用多少个线程
- 使用阻塞队列创建任务队列，当队列中没有任务的时候，可以实现阻塞的功能
- 提供一个submit方法，可以将任务添加进入任务队列中
主要步骤：
- 在构造方法中，使用for循环创建出指定的线程数，每个线程都进入while死循环，一直执行任务，如果队列中没有任务，则会进入take（）方法（带有阻塞功能）
- 使用submit（）方法将任务存放进入队列中
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
class MyThreadPoolExecutor{
// 存放线程
List<Thread> list = new ArrayList<>();
// 存放任务
BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<>(100);
MyThreadPoolExecutor(int n){
for (int i = 0; i < n; i++) {
Thread t = new Thread(()->{
//线程具体的工作
while(true){
try {
//取出任务
//使用take方法，可以进入阻塞
Runnable x = queue.take();
//执行任务
x.run();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
});
//将每一个线程都启动起来
t.start();
list.add(t);
}
}
//添加任务
public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
//会进行唤醒操作
queue.put(runnable);
}
}
public class Demo_8 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyThreadPoolExecutor executor = new MyThreadPoolExecutor(9);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
//此处i是变量不能打印出，需要变成常量
int n = i;
executor.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程名："+Thread.currentThread().getName()+"打印:"+n);
}
});
}
}
}
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