Java线程池ExecutorService和Executors应用(Spring Boot微服务)

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场景：在Spring Boot微服务中使用ExecutorService管理Java线程池。使用Executors创建线程池。使用Runnable接口实现类提交线程任务到线程池执行。

版本：JDK 1.8,Spring Boot 2.6.3。

1.线程和线程池基础

JDK自带线程和线程池包位置：java.util.concurrent.*，以及java.lang.Runnable和java.lang.Thread在java.lang.*中。

1.1线程接口Runnable

接口全称：java.lang.Runnable。

接口注释：The Runnable interface should be implemented by any class whose instances are intended to be executed by a thread.

说明：提交给线程执行的类需实现Runnable接口。该接口只有一个抽象方法public abstract void run()。具体业务逻辑如需被线程调用的话，必须在此run方法内调用业务逻辑。

1.2线程Thread

类全称：java.lang.Thread。

类注释：A thread is a thread of execution in a program. The Java Virtual Machine allows an application to have multiple threads of execution running concurrently.

说明：线程java.lang.Thread实现了java.lang.Runnable接口。在java.lang.Thread中维护了JVM中对线程的属性和方法的操作。方法包括线程创建、初始化、启动、运行、停止等。属性包括

线程名称、优先级、守护进程标志位、线程组、线程本地变量等。

接收Runnable线程任务方式：一般在创建Thread线程对象时，在有参构造函数的输入参数中传入自定义线程任务(实现Runnable接口的对象)。比如：public Thread(Runnable target)。

1.3线程池

(1)接口

java.util.concurrent.Executor，线程池顶层接口，只有一个抽象方法void execute(Runnable command)。此方法执行提交给线程池已实现Runnable接口的线程任务。

java.util.concurrent.ExecutorService，线程池接口，实现java.util.concurrent.Executor接口。此接口中主要提供线程池提交任务的submit方法、和invokeAll方法等方法。

(2)抽象类

java.util.concurrent.AbstractExecutorService，线程池默认实现方式，在AbstractExecutorService中提供默认的实现ExecutorService接口的方式。

(3)实现类

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor，线程池实现类。

主要是对线程池的创建、运行、维护等方面管理。

属性包括运行状态、线程池大小、线程池任务数量、线程池工厂类ThreadFactory、线程池工作线程、线程池同步线程锁、线程池任务队列BlockingQueue<Runnable> workQueue等。

方法包括一序列有参构造函数创建线程池、线程池执行任务方法void execute(Runnable command)，以及获取线程池相关属性的get方法和设置线程池相关属性的set方法。

1.4线程池创建工具类Executors

全称：java.util.concurrent.Executors。

说明：在Executors中包括一序列创建线程池的静态方法，此类构造方法是private类型，因此不可被实例化。

类方法包括如下，可按需选择。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads);
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory);
public static ExecutorService newWorkStealingPool();
public static ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism)
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor();
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) ;
public static ExecutorService newCachedThreadPool();
public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory);
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor();
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor(ThreadFactory threadFactory);
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize);
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory);

1.5其它

(1)线程专用的一些类

java.lang.Runnable

java.util.concurrent.Callable

java.util.concurrent.Future

java.util.concurrent.FutureTask

(2)线程工程类

线程池工厂(接口)

java.util.concurrent.ThreadFactory

线程池工厂(实现类)

java.util.concurrent.Executors.DefaultThreadFactory

java.util.concurrent.Executors.PrivilegedThreadFactory

(3)调度类线程体现

接口

java.util.concurrent.Executor

java.util.concurrent.ExecutorService

java.util.concurrent.ScheduledExecutorService

实现类

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor

实现类

java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor

(4)其它

java.lang.SecurityManager

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.Worker

2.使用Spring Boot注解配置线程池ExecutorService

(1)说明

ThreadPoolExecutor，全称：java.util.concurrent.ExecutorService。

使用@Bean("executorServiceHz")注解把线程池注入到Spring IOC容器中。

(2)代码

@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
  /**
   * 创建线程池
   */
  @Bean("executorServiceHz")
  public ExecutorService executorService() {
      ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(8, new ThreadFactory() {
          @Override
          public Thread newThread(Runnable runnable) {
              return new Thread(runnable);
          }
      });
      return executorService;
  }
}

3.实现Runnable接口的线程任务类

(1)说明

提交给线程池任务，需实现Runnable接口。

Runnable接口的run方法里面就是线程具体执行的业务逻辑。

(2)代码

public class SportContestExecutor implements Runnable {
    private TaskDto taskDto;
    public SportContestExecutor(TaskDto taskDto) {
        this.taskDto = taskDto;
    }
    @Override
    public void run() {
        String eventName = this.taskDto.getEventName();
        String content = this.taskDto.getContent();
        System.out.println("【线程: " + Thread.currentThread().getName() + ",在直播: " + eventName + content + "】");
    }
}

4.把实现Runnable接口的线程任务类提交到线程池

(1)说明

Runnable接口的线程任务类需提交到线程池才能具体执行。

(2)代码

@Component("sportWorker02")
public class SportWorker02 {
  /**
   * 自动注入线程池
   */
  @Autowired
  private ExecutorService executorServiceHz;
  /**
   * 把线程任务提交到线程池
   */
  public void holdGame() {
  
      //1.准备数据
      List<TaskDto> groupStage = new ArrayList<>();
      for (int i = 0; i < 10; i++) {
          String no = "" + (i + 1);
          if (i < 9) {
              no = "0" + (i + 1);
          }
          TaskDto taskDto01 = TaskDto.builder().eventName("羽毛球球比赛").content("小组赛" + no).build();
          groupStage.add(taskDto01);
      }
      //2.线程任务提交到线程池
      for (TaskDto taskDto : groupStage) {
          executorServiceHz.execute(new SportContestExecutor(taskDto));
      }
  }
}

5.测试示例

(1)说明

直接在SpringBoot的启动类的main函数中测试。

在执行完成SpringApplication.run(Example212Application.class)后，SpringBoot的环境已经创建完成。

(2)代码

@SpringBootApplication
public class Example212Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Example212Application.class);
        SportWorker02 sportWorker02 = SpringUtil.getBean("sportWorker02");
        sportWorker02.holdGame();
    }
}

(3)输出结果

【线程: Thread-5,在直播: 羽毛球球比赛小组赛02】
【线程: Thread-4,在直播: 羽毛球球比赛小组赛01】
【线程: Thread-6,在直播: 羽毛球球比赛小组赛03】
【线程: Thread-7,在直播: 羽毛球球比赛小组赛04】
【线程: Thread-8,在直播: 羽毛球球比赛小组赛05】
【线程: Thread-7,在直播: 羽毛球球比赛小组赛09】
【线程: Thread-5,在直播: 羽毛球球比赛小组赛10】
【线程: Thread-10,在直播: 羽毛球球比赛小组赛07】
【线程: Thread-9,在直播: 羽毛球球比赛小组赛06】
【线程: Thread-11,在直播: 羽毛球球比赛小组赛08】

6.辅助实体类

(1)说明

在实体类中使用注解@Data等来自lombok-1.18.24.jar。

(2)TaskDto

@Data
@Builder
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class TaskDto implements Serializable {
    //赛事名称
    private String eventName;
    //活动内容
    private String content;
}

以上，感谢。

2023年9月14日