Java线程池

线程池是一种管理和复用多个线程的机制，它通过减少线程的创建和销毁开销，来提高多线程程序的执行效率。线程池可以预先创建固定数量的线程，当有任务到来时，线程池会分配空闲线程执行任务，从而避免频繁创建和销毁线程。

1. 为什么要使用线程池？

• 减少线程创建销毁的开销：频繁创建和销毁线程会消耗系统资源，使用线程池可以重复利用线程，减少开销。
• 控制并发线程数：通过线程池可以控制并发执行的线程数量，避免过多线程占用系统资源导致性能下降。
• 任务管理：线程池可以管理任务的提交、执行和结果处理，使多线程编程更加简单高效。

2. Java线程池的核心类

Java 的线程池由 java.util.concurrent.ExecutorService 接口提供，它是 Java 并发包中的核心接口之一。常用的线程池实现类是 ThreadPoolExecutor。

常用方法

• execute(Runnable)：提交一个不需要返回值的任务供线程池执行。
• submit(Callable) ：提交一个需要返回值的任务，并返回 Future 对象。
• shutdown()：关闭线程池，停止接受新任务，等待已提交任务执行完毕。
• shutdownNow()：立即关闭线程池，尝试中断正在执行的任务。

3. 使用 Executors 创建线程池

Java 提供了 Executors 工具类来创建几种常见类型的线程池：

固定大小线程池（FixedThreadPool）

创建一个固定大小的线程池，线程数量固定，超出的任务会在队列中等待。

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    fixedThreadPool.execute(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
    });
}

fixedThreadPool.shutdown();

缓存线程池（CachedThreadPool）

创建一个根据需要创建新线程的线程池，如果线程闲置，则会被回收。

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    cachedThreadPool.execute(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
    });
}

cachedThreadPool.shutdown();

单线程线程池（SingleThreadExecutor）

创建一个只有一个线程的线程池，所有任务按顺序执行。

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    singleThreadExecutor.execute(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
    });
}

singleThreadExecutor.shutdown();

定时任务线程池（ScheduledThreadPool）

创建一个可以定时或周期执行任务的线程池。

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);

scheduledThreadPool.schedule(() -> {
    System.out.println("Task executed after delay");
}, 5, TimeUnit.SECONDS);

scheduledThreadPool.shutdown();

4. 自定义线程池

可以通过 ThreadPoolExecutor 类来自定义线程池，定义线程的数量、队列、拒绝策略等。

ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
    2,  // corePoolSize
    4,  // maximumPoolSize
    60, // keepAliveTime
    TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue<>(2), // 队列大小
    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略
);

for (int i = 0; i < 6; i++) {
    threadPool.execute(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
    });
}

threadPool.shutdown();

5. 线程池的拒绝策略

当任务提交过多，线程池无法处理时，会使用拒绝策略。常见的拒绝策略包括：

• AbortPolicy ：直接抛出 RejectedExecutionException。
• CallerRunsPolicy：调用线程执行任务（不丢任务，但不会新建线程）。
• DiscardPolicy：丢弃任务，不抛异常。
• DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务。

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总结

• Java多线程 是通过 Thread 类或 Runnable 接口实现的，用于实现并发操作。
• 线程池 是管理和复用线程的机制，避免了频繁创建和销毁线程的开销，提高了系统性能。通过 ExecutorService 和 ThreadPoolExecutor，可以轻松创建并管理不同类型的线程池，合理利用线程资源。