多线程-线程池

为什么要使用线程池

      

在Java中使用线程池的主要原因有以下几点：

1. 提高性能：使用线程池可以减少线程的创建和销毁过程的开销。线程的创建和销毁是比较昂贵的操作，如果每次需要执行任务时都创建一个新线程，会造成系统资源的浪费。而线程池可以在程序启动时就创建一定数量的线程，然后重复使用这些线程来执行多个任务。这样可以减少线程创建和销毁的次数，提高系统的性能。

2. 控制并发数量：线程池可以控制同时执行的任务数量。通过设置线程池的大小，可以限制并发执行的线程数量，避免系统资源被过度占用，导致整个系统的性能下降。

3. 提供可管理的线程：线程池提供了一种管理和监视线程的机制。通过使用线程池，可以方便地对线程进行管理，比如动态调整线程池大小、监控线程的运行状态等。

4. 提供线程复用：线程池可以重复利用已有的线程来执行任务，避免了线程的创建和销毁过程，提高了系统的效率。

5. 提供任务排队机制：线程池可以提供一个任务队列，用于存放等待执行的任务。当线程池中的线程都在执行任务时，新的任务可以被放入队列中，等待线程空闲时执行。这样可以避免任务因为没有可用线程而被丢弃或者阻塞。

常用的几种线程池以及其中的工作原理

     

在Java中，常用的几种线程池有以下几种：

1. FixedThreadPool：固定大小的线程池，线程数量固定不变，适合执行长期的任务。如果所有线程都处于繁忙状态，新任务将在队列中等待。

2. CachedThreadPool：可缓存的线程池，线程数量不固定，适合执行大量的短期任务。如果线程池中有可用的线程，就会重用它；如果没有可用线程，就会创建一个新线程。当线程闲置时间超过60秒时，线程将被终止并从池中移出。

3. SingleThreadPool：单线程的线程池，只会创建一个线程来执行任务。适合需要顺序执行任务的场景。

4. ScheduledThreadPool：用于延时或定时执行任务的线程池。可以按照指定的周期来执行任务，或者在指定的延迟时间之后执行任务。

线程池的工作原理如下：

1. 创建线程池时，会初始化一定数量的线程，这些线程会一直存在，等待任务的到来。

2. 当有任务提交给线程池时，会从线程池中选择一个空闲的线程来执行任务。如果没有空闲线程，任务将被添加到线程池的任务队列中等待执行。

3. 如果任务队列已满，且线程池中的线程数未达到线程池的最大线程数限制，线程池会创建一个新的线程来执行任务。

4. 当线程执行完任务后，会检查任务队列中是否还有等待执行的任务。如果有，继续从任务队列中选择任务来执行。如果没有，线程将进入空闲状态，等待下一个任务的到来。

5. 当线程池不再接收新的任务时，可以调用shutdown()方法来关闭线程池。关闭线程池后，线程池中的线程会等待任务队列中的任务执行完毕后退出。

线程池启动线程 submit()和 execute()方法有什么不同

      submit()方法和execute()方法都是用于向线程池提交任务的方法，但是它们有一些不同之处：

1. 返回值不同：submit()方法返回一个Future对象，可以用来获取任务的执行结果或取消任务；而execute()方法没有返回值。

2. 异常处理不同：submit()方法会捕获任务执行过程中的异常，并将其封装到Future对象中，通过调用Future对象的get()方法可以获取到异常信息；而execute()方法不会捕获任务执行过程中的异常，如果任务发生异常，线程池会将异常抛出到控制台。

3. 可接收的参数类型不同：submit()方法可以接收Callable对象、Runnable对象或Runnable实现类的对象作为参数；而execute()方法只能接收Runnable对象或Runnable实现类的对象作为参数。

实例

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class ScheduledThreadPoolExample {public static void main(String[] args) {// 创建ScheduledThreadPool，指定线程池中的线程数为3ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(3);// 定义一个Runnable任务Runnable task = new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Task executed at " + System.currentTimeMillis());}};// 使用scheduledExecutorService调度任务，在延迟1秒后开始执行任务，并且每隔3秒重复执行scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(task, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);// 主线程休眠10秒，以便观察任务的执行try {Thread.sleep(10000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 关闭ScheduledThreadPoolscheduledExecutorService.shutdown();}
}

在这个示例中，我们首先创建了一个ScheduledThreadPool，指定线程池中的线程数为3。

然后，我们定义了一个Runnable任务，该任务将在执行时打印当前时间。

接下来，我们使用scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate()方法来调度任务。这个方法接受四个参数：任务、延迟时间、重复间隔和时间单位。在这个例子中，我们将任务延迟1秒后开始执行，并且每隔3秒重复执行一次。

最后，我们让主线程休眠10秒，以便观察任务的执行。然后，我们调用scheduledExecutorService.shutdown()方法来关闭ScheduledThreadPool。

 总结

线程池的主要优点如下：

1. 重用线程：线程池可以重用已经创建的线程，避免了频繁地创建和销毁线程的开销。
2. 控制并发数量：线程池可以限制并发线程的数量，防止过多的线程导致系统资源的浪费或者负载过重。
3. 提高响应速度：线程池可以预先创建一组线程，当任务到达时可以立即执行，而不需要等待线程的创建过程，从而提高系统响应速度。
4. 提供线程管理和监控功能：线程池可以提供一些管理和监控的方法，用于管理和监控线程的状态和运行情况。

使用线程池时需要注意以下几点：

1. 线程池大小的选择：线程池的大小需要根据系统的负载和资源情况进行选择，太小会导致线程不足，任务无法及时处理，太大会导致资源浪费和负载过重。
2. 线程池的关闭：在程序结束时需要正确地关闭线程池，释放资源，避免资源泄漏。
3. 任务的提交方式：任务的提交可以采用不同的方式，如同步提交、异步提交等，需要根据实际需要进行选择。
4. 错误处理机制：线程池需要有相应的错误处理机制，处理任务执行过程中的异常情况。