Java高并发ThreadPoolExecutor类解析线程池执行流程

什么是线程池？

线程池是用于动态管理线程创建、销毁的线程组件，试图减少线程创建、销毁开销、使线程复用以提高并发性能的一种机制。线程池中有一个线程队列，用于存放等待执行的任务。线程池创建的线程数通常取决于处理器的内核数，或者是按照实际情况动态调整。

Java中提供了ThreadPoolExecutor类来实现线程池。

ThreadPoolExecutor类解析

ThreadPoolExecutor类的构造方法

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)

构造一个新的ThreadPoolExecutor。

参数说明：

• corePoolSize：线程池中的核心线程数，可以执行任务或者等待新任务执行。
• maximumPoolSize：线程池中允许的最大线程数，一般情况下线程数等于CPU核数或者2倍的CPU核数
• keepAliveTime：线程池中非核心线程仍然存活的时间。
• unit：存活时间的时间单位。
• workQueue：等待队列。

线程池执行流程

1. 提交任务到线程池

   当一个新的任务提交给线程池时，它首先检查核心线程池是否已满，如果没有满，就创建一个新的线程来执行任务，否则就将任务加入到等待队列中。

2. 执行任务

   当一个线程完成当前任务时，它会从等待队列中取下一个任务来执行，如果等待队列中没有任务，它就会被阻塞，直到有任务可用。

3. 关闭线程池

   当调用shutdown()方法时，线程池会停止接受新的任务，等待执行的任务将继续执行，当所有任务完成后，线程池中的所有线程才会被销毁。

   调用shutdownNow()方法时，线程池会立即停止所有任务以及正在执行任务的线程，并将等待队列中的任务移除，返回未执行的任务列表。

示例说明

示例一

public class ThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));
        for (int i = 1; i <= 15; i++) {
            threadPoolExecutor.execute(new TaskThread(i));
        }
        threadPoolExecutor.shutdown();
    }
}

class TaskThread implements Runnable {
    private int taskNum;
    public TaskThread(int num) {
        this.taskNum = num;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("正在执行task " + taskNum);
        try {
            Thread.currentThread().sleep(4000);
        }
        catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("task " + taskNum + "执行完成");
    }
}

该示例中，我们创建了一个ThreadPoolExecutor线程池，设置了核心线程数为3，最大线程数为5，等待队列长度为5。通过循环创建15个任务，提交给线程池执行。当运行以上程序时，可以看到输出的线程执行情况。

示例二

public class CachedThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            executorService.execute(new TaskThread(i));
        }
        executorService.shutdown();
    }
}

class TaskThread implements Runnable {
    private int taskNum;
    public TaskThread(int num) {
        this.taskNum = num;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("正在执行task " + taskNum);
        try {
            Thread.currentThread().sleep(4000);
        }
        catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("task " + taskNum + "执行完成");
    }
}

该示例中，我们使用Java自带的线程池Executors.newCachedThreadPool()，并创建5个任务提交给线程池流程执行。当运行以上程序时，可以看到输出的线程执行情况。由于使用的是无界线程池，因此线程会不断被创建，所以该示例会一直执行下去，不会停止。我们需要手动调用executorService.shutdown()方法来关闭线程池。

结论

本文介绍了Java中线程池实现机制的相关内容，以及ThreadPoolExecutor类的使用说明。线程池是一种常用的提高并发性能的机制，它可以共享线程、减少线程创建、销毁的开销，提高程序的性能。了解线程池的使用方法有助于提高程序设计的质量。