多线程篇-5--线程分类（线程类型，springboot中常见线程类型，异步任务线程）

常见的线程类型包括用户线程（User Threads）、守护线程（Daemon Threads）、主线程（Main Thread）、工作线程（Worker Threads）和线程池中的线程。

一、用户线程（User Threads）

特点：

• 用户线程是普通的Java线程，通常由程序员显式创建。
• 用户线程在程序运行期间一直存在，直到它们完成任务或程序终止。

代码示例：

public class UserThreadExample {public static void main(String[] args) {Thread userThread = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println("User thread running: " + i);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});userThread.start();}
}

2、守护线程（Daemon Threads）

特点：

• 守护线程是在后台运行的线程，它们通常用于为其他线程提供服务。
• 当所有用户线程都结束时，JVM会自动终止守护线程并退出。（即使守护线程没有执行完任务，也会被JVM强制退出，所以主要业务一定不能放在守护线程中执行）
• 守护线程通常用于执行一些辅助任务，如垃圾回收、日志记录等。

代码示例：

public class DaemonThreadExample {public static void main(String[] args) {Thread daemonThread = new Thread(() -> {while (true) {System.out.println("Daemon thread running...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});daemonThread.setDaemon(true);  // 设置为守护线程，就这一句就够了daemonThread.start();// 主线程休眠一段时间后结束try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}

解释：

• 创建一个新的线程daemonThread，并将其设置为守护线程。
• 守护线程无限循环运行，每秒打印一条消息。
• 主线程休眠5秒后结束，此时JVM会自动终止，守护线程也会被终止。

3、主线程（Main Thread）

特点：

• 主线程是每个Java应用程序的入口点，它是JVM在启动时自动创建的第一个线程。
• 主线程负责执行main方法中的代码。
• 当主线程结束时，如果还有其他用户线程在运行，JVM会继续运行这些线程。

代码示例：

public class MainThreadExample {public static void main(String[] args) {System.out.println("Main thread started");Thread userThread = new Thread(() -> {System.out.println("User thread running...");try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});userThread.start();  // 用户线程启动，实际上就是主线程干的事情System.out.println("Main thread ending");}
}

解释：

• 主线程执行main方法中的代码。
• 创建并启动一个用户线程userThread。
• 主线程在启动用户线程后继续执行打印，之后就结束了。
• 用户线程会继续运行，直到完成任务。

4、工作线程（Worker Threads）

特点：

• 工作线程通常用于执行具体的任务，它们可以是用户线程或守护线程。
• 工作线程通常由线程池管理，用于处理任务队列中的任务。
• 工作线程可以提高应用程序的并发性和性能。

代码示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class WorkerThreadExample {public static void main(String[] args) {ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);  // 创建固定大小的线程池for (int i = 0; i < 5; i++) {int taskId = i;executor.submit(() -> {System.out.println("Task " + taskId + " is running on thread " + Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});}executor.shutdown();  // 关闭线程池}
}

解释：

• 创建一个固定大小为2的线程池executor。
• 提交5个任务到线程池，每个任务在执行时会打印任务ID和当前线程名称。
• 调用shutdown方法关闭线程池，等待所有任务完成。

5、线程池中的线程

特点：

• 线程池中的线程是由线程池管理的，它们可以重复使用，减少了创建和销毁线程的开销。
• 线程池可以控制并发线程的数量，避免过多的线程消耗系统资源。
• 线程池通常用于处理大量的短期任务。

代码示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class ThreadPoolExample {public static void main(String[] args) {ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();  // 创建可缓存线程池for (int i = 0; i < 10; i++) {int taskId = i;executor.submit(() -> {System.out.println("Task " + taskId + " is running on thread " + Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});}executor.shutdown();  // 关闭线程池}
}

解释：

• 创建一个可缓存线程池executor，它会根据需要创建新的线程。
• 提交10个任务到线程池，每个任务在执行时会打印任务ID和当前线程名称。
• 调用shutdown方法关闭线程池，等待所有任务完成。

6、线程分类总结

（1）、用户线程：普通的Java线程，由程序员显式创建。
（2）、守护线程：后台线程，用于提供服务，当所有用户线程结束时自动终止。
（3）、主线程：JVM自动创建的第一个线程，执行main方法中的代码。
（4）、工作线程：用于执行具体任务的线程，通常由线程池管理。
（5）、线程池中的线程：由线程池管理的线程，可以重复使用，减少开销。

7、springboot常见线程类型

（1）、主线程（Main Thread）

1、概述

• 这是Spring Boot应用启动时由JVM创建的第一个线程。
• 主线程负责启动Spring Boot应用，加载配置，初始化Spring容器等。

2、创建时机

• 应用启动时，由JVM自动创建。

代码示例

@SpringBootApplication
public class MyApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(MyApplication.class, args);}
}

（2）、Tomcat/NIO线程(接受客户端请求用)

1、概述

• 如果你的Spring Boot应用使用了嵌入式的Tomcat服务器，Tomcat会创建多个线程来处理HTTP请求。
• 这些线程通常是NIO线程（非阻塞线程，可异步），负责接收客户端请求并处理响应。

2、创建时机

• 当Spring Boot应用启动并初始化嵌入式Tomcat服务器时。

配置文件示例
无需编码，仅配置即可，不配置也可以会有默认配置。

server:port: 8080tomcat:max-threads: 200  # 最大线程数min-spare-threads: 10  # 最小空闲线程数

（3）、定时任务线程（Scheduled Tasks）

1、概述

• 如果你在Spring Boot应用中使用了定时任务（如@Scheduled注解），Spring Boot会创建一个或多个线程来执行这些定时任务。
• 这些线程通常由TaskScheduler管理。

2、创建时机

• 当Spring Boot应用启动并初始化定时任务时。

代码示例

@Configuration
@EnableScheduling
public class SchedulerConfig {
}@Component
public class ScheduledTasks {@Scheduled(fixedRate = 5000)   // 自动创建定时任务线程监听并执行public void performTask() {System.out.println("Executing scheduled task at " + LocalDateTime.now());}
}

（4）、异步任务线程（Async Tasks）

1、概述

• 如果你在Spring Boot应用中使用了异步方法（如@Async注解），Spring Boot会创建一个或多个线程来执行这些异步任务。
• 这些线程通常由TaskExecutor管理。

这个在附录中在详细说明。

（5）、自定义线程

1、概述

• 你可以在Spring Boot应用中手动创建和管理线程，例如通过实现Runnable接口或继承Thread类。

2、创建时机

• 在你需要的时候手动创建。

代码示例

@Component
public class CustomThreadExample {@PostConstructpublic void startCustomThread() {Thread customThread = new Thread(() -> {while (true) {System.out.println("Custom thread running at " + LocalDateTime.now());try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});customThread.start();}
}

附录：

异步任务线程（Async Tasks）

1、概述

• 如果你在Spring Boot应用中使用了异步方法（如@Async注解），Spring Boot会创建一个或多个线程来执行这些异步任务，主线程不会阻塞会继续执行后面的代码。
• 这些线程通常由TaskExecutor管理。
• 使用异步任务，使用@EnableAsync开启后（主方法等配置入口），在需要的方法上添加@Async注解即可。

2、异步任务线程的作用

（1）、提高响应性

• 异步任务线程可以在后台执行耗时的操作，而不阻塞主线程或请求处理线程。这样，主线程可以继续处理其他请求，提高系统的整体响应性。

（2）、优化资源利用

• 对于耗时较长的任务，如果使用同步方式处理，可能会占用宝贵的线程资源，导致其他任务无法及时处理。异步任务线程可以将这些任务移到后台执行，释放主线程资源。

（3）、并发处理

• 异步任务线程可以并行处理多个任务，提高系统的并发处理能力。这对于需要处理大量并发请求的应用尤其重要。

3、异步任务特点

（1）、异步任务线程：异步任务在单独的线程中执行，不会阻塞主线程。
（2）、立即返回：异步方法调用会立即返回一个CompletableFuture对象，主线程可以继续执行其他任务。
（3）、回调机制：使用thenAccept等方法注册回调函数，这些回调函数在异步任务完成时被调用（被线程池的其他线程调用），不会阻塞主线程。

4、常见的异步任务场景

（1）、邮件发送

• 发送邮件是一个耗时操作，通常需要几秒钟甚至更长时间。使用异步任务线程可以在后台发送邮件，而不会阻塞主线程。

（2）、文件上传和下载

• 文件上传和下载操作通常涉及大量的I/O操作，使用异步任务线程可以避免阻塞主线程，提高系统的响应性。

（3）、数据处理和计算

• 对于复杂的数据处理和计算任务，使用异步任务线程可以将这些任务移到后台执行，释放主线程资源。

（4）日志记录

• 日志记录操作通常需要写入磁盘，使用异步任务线程可以避免阻塞主线程，提高系统的性能。

5、异步任务线程与异步请求处理的区别

前者是优化请求响应速度，把不重要或耗时的事情放在后台慢慢执行，主线程可以继续干其他事情或直接返回的一种处理方式；后者是并行可同时接受客户端的多个请求，两者完全不是一回事，需要注意下。

（1）、异步任务线程

• 用于处理耗时较长的后台任务。
• 通常由开发人员手动创建和管理。
• 使用@Async注解和TaskExecutor来实现。
  即：用于处理耗时较长的后台任务，提高系统的响应性和并发处理能力。

（2）、异步请求处理

• 用于处理HTTP请求的异步响应。
• 通常由Web框架（如Spring MVC，springboot）自动支持。
• 使用CompletableFuture、DeferredResult等异步API来实现。
  即：用于处理HTTP请求的异步响应，通常由Web框架自动支持。

6、如何使用异步任务

（1）、@EnableAsync

@EnableAsync注解只需要在一个配置类上启用一次，即可在整个应用程序中启用异步任务的支持。即：开启后会告诉Spring框架扫描并管理带有@Async注解的方法。

代码示例：

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {// 配置类可以包含其他Bean和配置
}

（2）、@Async

1、@Async注解用于标记那些需要异步执行的方法上。注意，方法必须在一个Spring管理的Bean中，否则不会扫描到。
2、@Async标记的方法将在异步任务线程中执行，不会阻塞当前线程，而是立即返回一个Future对象或CompletableFuture对象。（这个Future对象现在是无法获取结果的，只能通过定义回调的方式用于异步任务完成后再去通知调用的线程，当然如果无需等待结果的也可以直接忽略返回结果）。

（3）、异步线程池

默认情况下，Spring是使用一个简单的线程池来执行异步任务。你也可以自定义线程池注入spring容器中，以更好地控制异步任务的执行。

3.1、自定义线程池示例

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;@Configuration
@EnableAsync       // 开启异步任务
public class AsyncConfig {@Bean                      // 注入线程池public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();executor.setCorePoolSize(2);executor.setMaxPoolSize(5);executor.setQueueCapacity(100);executor.setThreadNamePrefix("Async-");executor.initialize();return executor;}
}

3.2、控制器示例

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestController
public class AsyncController {@Autowiredprivate AsyncService asyncService;@GetMapping("/send-email")public String sendEmail(@RequestParam String recipient, @RequestParam String message) {// 调用异步方法CompletableFuture<String> result = asyncService.sendEmail(recipient, message);// 处理异步结果result.thenAccept(response -> {   // 定义的回调方法，不会阻塞主线程，主线程会定义完成之后直接跳过该方法，往后执行。在异步任务完成后，真正执行回调方法代码的是线程池中的线程。System.out.println("Response: " + response);   // 异步任务完成后，由线程池中的线程执行，主线程不会执行。});return "Request accepted, email will be sent asynchronously";}
}

3.3、异步方法

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;@Service
public class AsyncService {@Asyncpublic CompletableFuture<String> sendEmail(String recipient, String message) {// 模拟耗时操作try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 发送邮件System.out.println("Email sent to " + recipient + ": " + message);return CompletableFuture.completedFuture("Email sent successfully");}
}

解释一下：
1、异步方法的调用：

• 在AsyncController的sendEmail方法中，调用asyncService.sendEmail方法。
• sendEmail方法被标记为@Async，因此它会在一个异步任务线程中执行。
• 方法调用会立即返回一个CompletableFuture<String>对象，标识异步任务的结果对象。（这个对象现在是无法获取执行结果的，因为还没有执行完成，需要想要调用线程得到响应，可以通过定义回调的方式在异步任务完成后再通知调用的线程）。
  2、处理异步结果：
• 使用result.thenAccept(response -> { ... })方法来处理异步任务的结果。
• thenAccept方法注册一个回调函数，当异步任务完成时，回调函数会被调用，并传入任务的结果。
• 这个回调函数在异步任务线程中执行，不会阻塞主线程。
  3、立即返回响应：
• AsyncController的sendEmail方法在调用异步方法后立即返回一个字符串"Request accepted, email will be sent asynchronously"。
• 这个响应告诉客户端请求已经被接受，邮件将在后台异步发送。

学海无涯苦作舟！！！