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【并发编程】JUC常用类以及线程池

news 来源：原创 2025/6/8 2:09:11

目录

✅JUC常用类

ConcurrentHashMap

CopyOnWriteArrayList

CountDownLatch

✅线程池

ThreadPoolExecutor

线程池的工作流程

线程池的拒绝策略

线程池提交execute和submit的区别？

怎么关闭线程池？

✅JUC常用类

在集合类中，例如Vector，Hashtable这些类加锁时都是直接把锁加在方法上，性能较低。在并发访问量较小是还可以使用，但是在高并发访问下性能就显得很低。

▪  HashMap适合单线程场景下，不允许多个线程同时访问操作，如果有多线程访问会报异常

▪  Hashtable是线程安全的，直接给方法加锁，效率低

基于Hashtable效率低的情况，ConcurrentHashMap弥补了其缺点。

ConcurrentHashMap

▪  ConcurrentHashMap是线程安全的，且没有直接给方法加锁，用哈希表中每一个位置上的第一个元素作为锁对象。若哈希表长度是16，那么就有16把锁对象，只管锁住自己的位置即可。

▪  这样如果多个线程若操作不同的位置，那么相互不影响，只有多个线程操作同一个位置时才会等待。

▪  如果位置上没有任何元素，那么采用CAS机制插入数据到指定为止。

Hashtable，ConcurrentHashMap 键和值都不能为null

    public static void main(String[] args) {

        /*
           hashmap适合单线程场景下的，不允许多线程同时访问操作
         */
        HashMap<String,String> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < 2000; i++) {
            int finalI =i;
            new Thread(()->{
                map.put("key:"+finalI, "value:"+finalI);
            }).start();
            System.out.println(map);
        }

    }

 

CopyOnWriteArrayList

▪  CopyOnWriteArrayList中，为写方法操作加了锁（ReentrantLock实现的）

▪  在写入数据时，先把原数组做了备份，把要添加的数据写入到备份数组中，当写入完成后，再把修改的数组赋值到原数组中

▪  给写加了锁，读没有加锁，读的效率提高了，适合写操作少，读操作多的场景

▼ 测试代码

    public static void main(String[] args) {

        CopyOnWriteArrayList<String> arrayList =new CopyOnWriteArrayList();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(()->{
                arrayList.add("a"+ finalI);
            }).start();
            System.out.println(arrayList);
        }
    }

CountDownLatch

CountDownLatch是java.util.concurrent 包中的一个同步工具类，允使一个线程或多个线程等待其他线程执行结束后再执行。

它通过一个计数器（count）实现，是一个递减的计数器，初始化时设定计数值，当有一个线程执行结束后就减一，直到为 0 关闭计数器，这样线程就可以执行了。

▼ 源代码

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

       CountDownLatch downLatch = new CountDownLatch(6);//计数
        for (int i = 0; i <6 ; i++) {
            new Thread(
                ()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                    downLatch.countDown();//计数器减一操作
                }
            ).start();
        }
        downLatch.await();//关闭计数

        System.out.println("main线程执行");
    }

▼ 测试结果

 

✅线程池

池的概念：

▪  我们了解的池，像字符串常量池，若String s1 = "abc" ；String s2 = "abd" ；s1 == s2  // true

▪  Integer自动装箱，缓存了-128到127之间的对象

▪  数据库连接池，例如阿里巴巴Druid，它就是事先帮助我们缓存了一定数量的链接对象，放在池子里，用完还回到池子中，从而减少了对象的频繁创建和销毁的时间开销。

▪  那么线程池其实就是为了减少频繁创建和销毁线程

ThreadPoolExecutor

阿里规范建议使用ThreadPoolExecutor类来创建线程池，提高效率

✅关于在ThreadPoolExecutor的构造方法中七个参数的含义：

 ▪  corePoolSize：核心线程池中的数量（初始化数量）

 ▪  maximumPoolSize：线程池中最大的数量

 ▪  keepAliveTime：空闲线程存活时间

 ▪  unit：时间单位

 ▪  workQueue：等待队列，当核心线程池中的线程都在使用时，会先将等待的线程放到队列中，当队列满时才会创建新的线程

 ▪  threadFactory：线程工程，用来创建线程池中的线程

 ▪  handler：拒绝处理任务时的策略

线程池的工作流程

  ▪  当有大量的任务到来时，先判断核心线程池中的线程是否都忙着（是否已满）

  ▪  有空闲的直接让核心线程中的线程执行任务

  ▪  没有空闲的则判断等待队列是否已满

  ▪  如果没满把任务添加到队列等待

  ▪  如果已满，判断非核心线程池中的线程是否都忙着

  ▪  如果有空闲的，没满，交由线程核心线程池中的线程执行

  ▪  如果非核心线程池也已经满了，那么就使用对应的拒绝策略处理

线程池的拒绝策略

在线程池中，当提交的任务数量超过了线程池的最大容量，线程池就需要使用拒绝策略来处理无法处理的新任务。Java 中提供了 4 种默认的拒绝策略：

  ▪  AbortPolicy（默认策略）：直接抛出 runtime 异常，阻止系统正常运行。

  ▪  CallerRunsPolicy：由提交该任务的线程来执行这个任务。

  ▪  DiscardPolicy：直接丢弃任务，不给予任何处理。

  ▪  DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的一个请求，尝试再次提交当前任务。

除了这些默认的策略之外，我们也可以自定义自己的拒绝策略，实现RejectedExecutionHandler接口即可。

public class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        // 自定义的拒绝策略处理逻辑
    }
}

 

线程池提交execute和submit的区别？

在Java中，线程池中一般有两种方法来提交任务：execute() 和 submit()

  ▪  execute() 用于提交不需要返回值的任务

  ▪  submit() 用于提交需要返回值的任务。

线程池会返回一个future类型的对象，通过这个 future对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过future的get()方法来获取返回值

怎么关闭线程池？

可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。

shutdown：将线程池状态置为shutdown,并不会立即停止：

  ▪  停止接收外部submit的任务

  ▪  内部正在跑的任务和队列里等待的任务，会执行完

  ▪  等到第二步完成后，才真正停止

shutdownNow：将线程池状态置为stop。一般会立即停止，事实上不一定：

  ▪  和shutdown()一样，先停止接收外部提交的任务

  ▪  忽略队列里等待的任务

  ▪  尝试将正在跑的任务interrupt中断

  ▪  返回未执行的任务列表

shutdown 和shutdownnow区别如下：

  ▪  shutdownNow：能立即停止线程池，正在跑的和正在等待的任务都停下了。这样做立即生效，但是风险也比较大。

  ▪  shutdown：只是关闭了提交通道，用submit()是无效的；而内部的任务该怎么跑还是怎么跑，跑完再彻底停止线程池。

▼ Shutdown样例

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * @author 一颗小谷粒
 */
public class BaiLiShutdownDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程池，包含两个线程
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);

        // 提交任务到线程池
        executor.submit(() -> {
            try {
                Thread.sleep(30000);
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
            System.out.println("Task 1 finished");
        });

        executor.submit(() -> {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
            System.out.println("Task 2 finished");
        });

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();

        while (!executor.isTerminated()) {
            System.out.println("Waiting for all tasks to finish...");
            try {
                // 每500毫秒检查一次
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }

        System.out.println("All tasks finished");
    }
}

▼ ShutdownNow样例

import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author 一颗小谷粒
 */
public class BaiLiShutdownNowDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程池，包含两个线程
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);

        // 提交任务到线程池
        executor.submit(() -> {
            while (!Thread.interrupted()) {
                System.out.println("Task 1 running...");
            }
            System.out.println("Task 1 interrupted");
        });

        executor.submit(() -> {
            while (!Thread.interrupted()) {
                System.out.println("Task 2 running...");
            }
            System.out.println("Task 2 interrupted");
        });

        // 关闭线程池
        List<Runnable> unfinishedTasks = null;
        executor.shutdownNow();

        try {
            // 等待直到所有任务完成或超时60秒
            if (!executor.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
                // 如果等待超时，则记录未完成的任务列表
                unfinishedTasks = executor.shutdownNow();
                System.out.println("Some tasks were not finished");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            // 如果等待过程中发生异常，则记录未完成的任务列表
            unfinishedTasks = executor.shutdownNow();
            Thread.currentThread().interrupt();
        }

        if (unfinishedTasks != null && !unfinishedTasks.isEmpty()) {
            System.out.println("Unfinished tasks: " + unfinishedTasks);
        } else {
            System.out.println("All tasks finished");
        }
    }
}

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