当前位置：首页 > news >正文

线程池学习

news 来源：原创 2025/5/10 17:10:49

线程池是 Java 并发编程中非常重要的工具，它可以有效地管理多个线程，减少线程创建和销毁的开销，并提高系统的性能和稳定性。下面我们来详细介绍线程池的相关知识，包括如何判断线程池任务执行完成、线程池的状态及其转变。

1. 线程池简介

线程池（ThreadPool）是一种线程管理机制，它通过维护一组线程来执行任务，避免了频繁创建和销毁线程的开销。Java 提供了 java.util.concurrent 包来支持线程池的实现，其中最常用的是 ThreadPoolExecutor。

线程池的核心参数

核心线程数（corePoolSize）：线程池中保持的最小线程数。
最大线程数（maximumPoolSize）：线程池中允许的最大线程数。
工作队列（workQueue）：用于存放待执行任务的阻塞队列。
线程工厂（threadFactory）：用于创建新线程的工厂。
拒绝策略（rejectedExecutionHandler）：当任务无法被线程池接受时的处理策略。

2. 如何判断线程池任务执行完成？

判断线程池任务是否执行完成，可以通过以下几种方式：

2.1 使用 `isTerminated()` 方法

isTerminated() 方法用于判断线程池是否已经完全终止。
调用 shutdown() 方法后，线程池会等待所有任务执行完成，然后进入终止状态。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 提交任务
executor.submit(() -> System.out.println("Task 1"));
executor.submit(() -> System.out.println("Task 2"));

// 关闭线程池
executor.shutdown();

// 等待所有任务执行完成
while (!executor.isTerminated()) {
    // 等待
}
System.out.println("All tasks are finished.");

2.2 使用 `awaitTermination()` 方法

awaitTermination() 方法会阻塞当前线程，直到线程池中的所有任务执行完成或超时。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 提交任务
executor.submit(() -> System.out.println("Task 1"));
executor.submit(() -> System.out.println("Task 2"));

// 关闭线程池
executor.shutdown();

// 等待所有任务执行完成，最多等待 1 分钟
if (executor.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES)) {
    System.out.println("All tasks are finished.");
} else {
    System.out.println("Timeout before all tasks are finished.");
}

2.3 使用 `Future` 对象

如果任务是通过 submit() 方法提交的，可以返回一个 Future 对象，通过 Future.isDone() 方法判断任务是否完成。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
Future<?> future = executor.submit(() -> {
    System.out.println("Task running");
    Thread.sleep(1000);
    return null;
});

// 判断任务是否完成
while (!future.isDone()) {
    System.out.println("Task is still running...");
    Thread.sleep(200);
}
System.out.println("Task is finished.");
executor.shutdown();

3. 线程池的状态

线程池的状态由 ThreadPoolExecutor 的内部类 AtomicInteger 变量 ctl 表示，它同时记录了线程池的状态和线程数量。线程池的状态有以下几种：

3.1 RUNNING

状态值：RUNNING = 111
描述：线程池正常运行，可以接受新任务并处理队列中的任务。
状态转换：
- 线程池刚创建时处于 RUNNING 状态。
- 调用 shutdown() 方法后，线程池会从 RUNNING 状态转换为 SHUTDOWN 状态。

3.2 SHUTDOWN

状态值：SHUTDOWN = 000
描述：线程池不再接受新任务，但会继续处理队列中的任务。
状态转换：
- 调用 shutdown() 方法后，线程池从 RUNNING 状态转换为 SHUTDOWN 状态。
- 当队列中的任务处理完成后，线程池会转换为 TIDYING 状态。

3.3 STOP

状态值：STOP = 001
描述：线程池不再接受新任务，也不会处理队列中的任务，并会中断正在执行的任务。
状态转换：
- 调用 shutdownNow() 方法后，线程池从 RUNNING 或 SHUTDOWN 状态转换为 STOP 状态。
- 当所有任务被中断后，线程池会转换为 TIDYING 状态。

3.4 TIDYING

状态值：TIDYING = 010
描述：所有任务已经终止，线程池即将执行终止操作。
状态转换：
- 当线程池从 SHUTDOWN 或 STOP 状态转换为 TIDYING 状态后，会调用 terminated() 方法。
- 调用 terminated() 方法后，线程池会转换为 TERMINATED 状态。

3.5 TERMINATED

状态值：TERMINATED = 011
描述：线程池已经完全终止。
状态转换：
- 调用 terminated() 方法后，线程池从 TIDYING 状态转换为 TERMINATED 状态。

4. 线程池状态转换图

以下是线程池状态的转换关系：

RUNNING -> SHUTDOWN -> TIDYING -> TERMINATED
RUNNING -> STOP -> TIDYING -> TERMINATED

RUNNING -> SHUTDOWN：调用 shutdown() 方法。
RUNNING -> STOP：调用 shutdownNow() 方法。
SHUTDOWN -> TIDYING：队列中的任务处理完成。
STOP -> TIDYING：所有任务被中断。
TIDYING -> TERMINATED：调用 terminated() 方法。

5. 总结

线程池是 Java 并发编程中的重要工具，可以有效地管理线程资源。
判断线程池任务是否完成可以通过 isTerminated()、awaitTermination() 或 Future.isDone() 方法。
线程池的状态包括 RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING 和 TERMINATED，它们之间通过调用不同的方法进行转换。