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从 Thread 到 Executor 框架

news 2025/10/27 10:54:23

并发编程是 Java 的灵魂之一。从最初的 Thread 类到现代的线程池与异步框架，Java 提供了强大的并发工具链。
本文将系统讲解 Java 多线程的实现方式、线程池架构、核心参数、常见问题与最佳实践。

一、为什么需要并发

在单线程环境下，程序只能顺序执行，CPU 空闲时间（例如等待 IO）无法被充分利用。
并发允许程序同时处理多个任务，提升资源利用率与响应速度。

典型场景：

网络请求与数据库查询并行
批量计算或大数据处理
异步日志、监控上报
服务端高并发请求

二、实现多线程的四种方式

实现方式	关键类/接口	特点
1️⃣ 继承 Thread 类	`extends Thread`	直接创建线程，简单但不灵活
2️⃣ 实现 Runnable 接口	`implements Runnable`	无返回值，推荐使用
3️⃣ 实现 Callable 接口	`implements Callable<V>`	有返回值，可抛异常
4️⃣ 使用线程池 Executor 框架	`ExecutorService`, `Executors`, `ThreadPoolExecutor`	线程复用、性能优良、可控制性强

示例：四种创建方式对比

// 1. 继承 Thread
class MyThread extends Thread {public void run() {System.out.println("Thread 运行中：" + Thread.currentThread().getName());}
}// 2. 实现 Runnable
class MyRunnable implements Runnable {public void run() {System.out.println("Runnable 运行中：" + Thread.currentThread().getName());}
}// 3. 实现 Callable
class MyCallable implements Callable<String> {public String call() {return "Callable 结果：" + Thread.currentThread().getName();}
}// 4. 使用线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);
pool.execute(new MyRunnable());
Future<String> future = pool.submit(new MyCallable());
System.out.println(future.get());

三、深入理解 Executor 框架

Java 5 引入了 Executor 框架，是多线程的高级抽象层。

Executor → ExecutorService → ThreadPoolExecutor

核心接口结构图：

**Executor：**定义了任务提交接口。
**ExecutorService：**扩展生命周期与任务控制（submit、shutdown）。
**ThreadPoolExecutor：**核心实现类，可自定义线程池行为。

四、线程池的七大参数

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,          // 核心线程数int maximumPoolSize,       // 最大线程数long keepAliveTime,        // 非核心线程空闲存活时间TimeUnit unit,             // 时间单位BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务队列ThreadFactory threadFactory,       // 线程创建工厂RejectedExecutionHandler handler   // 拒绝策略
)

参数	作用	说明
corePoolSize	核心线程数	线程池始终保持的线程数量
maximumPoolSize	最大线程数	队列满后允许的最大线程数
keepAliveTime	存活时间	非核心线程的空闲销毁时间
unit	时间单位	秒、毫秒等
workQueue	任务队列	缓冲等待执行的任务
threadFactory	线程工厂	自定义线程命名、优先级
handler	拒绝策略	当任务过多时的处理方式（4 种）

常见拒绝策略：

AbortPolicy：抛出异常（默认）
CallerRunsPolicy：由调用线程执行
DiscardPolicy：丢弃任务
DiscardOldestPolicy：丢弃队首任务

五、任务队列对比

队列类型	类名	特点
有界队列	`ArrayBlockingQueue`	控制最大任务数，防止 OOM
无界队列	`LinkedBlockingQueue`	默认无界，可能堆积过多任务
优先级队列	`PriorityBlockingQueue`	按优先级执行
同步队列	`SynchronousQueue`	不缓存任务，直接交付线程

六、线程池的执行流程图

七、常见线程池类型

Executors.newFixedThreadPool(n);       // 固定大小
Executors.newCachedThreadPool();       // 自动扩容
Executors.newSingleThreadExecutor();   // 单线程顺序执行
Executors.newScheduledThreadPool(n);   // 定时任务线程池

⚠️ 建议：生产环境不要直接使用 Executors 创建，容易 OOM。推荐使用 ThreadPoolExecutor
明确参数，或封装线程池工厂。

八、最佳实践与优化建议

✅ 明确任务类型（IO 密集 / CPU 密集）调整线程数
✅ 合理设置队列长度与拒绝策略
✅ 使用自定义 ThreadFactory 统一命名线程
✅ 避免提交长时间阻塞任务
✅ 定期监控线程池状态：getPoolSize(), getActiveCount()

九、总结

内容	重点
多线程实现方式	Thread / Runnable / Callable / Executor
核心类	ThreadPoolExecutor
参数配置	7 个核心参数
常见问题	任务堆积、拒绝策略、线程泄漏
优化方向	自定义配置 + 监控线程状态