Java簡(jiǎn)單實(shí)現線(xiàn)程池

本文實(shí)例為大家分享了Java簡(jiǎn)單實(shí)現線(xiàn)程池的具體代碼，供大家參考，具體內容如下

一、線(xiàn)程池

線(xiàn)程池是一種緩沖提高效率的技術(shù)。
相當于一個(gè)池子，里面存放大量已經(jīng)創(chuàng )建好的線(xiàn)程，當有一個(gè)任務(wù)需要處理時(shí)， 可以直接從池子里面取一個(gè)線(xiàn)程去執行它。 包括內存池，很多緩沖的技術(shù)都是采用這種技術(shù)。 其實(shí)理解起來(lái)很簡(jiǎn)答！

為什么需要線(xiàn)程池，這種池的技術(shù)？

1.1 減少開(kāi)辟資源和銷(xiāo)毀資源帶來(lái)的損耗。

開(kāi)辟線(xiàn)程，申請內存（具體的可以看C語(yǔ)言中malloc底層實(shí)現原理），銷(xiāo)毀線(xiàn)程、釋放內存資源等一些操作都是有時(shí)間消耗的。
因此一開(kāi)始開(kāi)辟大量的資源進(jìn)行管理，需要使用時(shí)從池中取一個(gè)去使用， 使用完畢后再放回池中管理， 這樣可以避免資源開(kāi)辟和銷(xiāo)毀帶來(lái)的時(shí)間損耗。

1.2 提高響應。

用戶(hù)來(lái)了一個(gè)請求， 能夠立刻從開(kāi)辟好的線(xiàn)程池中取一個(gè)線(xiàn)程去處理執行。 提高響應效率，提高用戶(hù)體驗。

1.3 有效管理資源

管理資源統一開(kāi)辟和銷(xiāo)毀， 監控線(xiàn)程狀態(tài)和調優(yōu)

二、線(xiàn)程池分析

對于線(xiàn)程池的實(shí)現我們劃分為2個(gè)部分

1、線(xiàn)程安全的任務(wù)隊列（采用隊列，不過(guò)是線(xiàn)程安全的而已），保證工作線(xiàn)程在去任務(wù)時(shí)不會(huì )發(fā)生沖突（重復取同一個(gè)任務(wù)處理，二次執行或者多次的問(wèn)題）。
2、對工作線(xiàn)程的監管（采用是List管理工作線(xiàn)程），方便線(xiàn)程的銷(xiāo)毀和管理。

線(xiàn)程池處理邏輯：

1、每當添加一個(gè)任務(wù)，就會(huì )從線(xiàn)程池中取一個(gè)工作線(xiàn)程去處理執行它。
2、沒(méi)有任務(wù)處理時(shí)， 工作線(xiàn)程應該處于阻塞狀態(tài)等待任務(wù)到來(lái)， 不會(huì )競爭占用CPU資源
3、線(xiàn)程池相當于生產(chǎn)-消費模型， 只不過(guò)生產(chǎn)線(xiàn)程的中生產(chǎn)任務(wù)不同罷了。

3、主線(xiàn)程相當于監管線(xiàn)程，最終負責工作線(xiàn)程的銷(xiāo)毀。

三、線(xiàn)程池實(shí)現

1、 工作線(xiàn)程Worker

1.1、工作線(xiàn)程負責從阻塞任務(wù)隊列中取出任務(wù)執行。由于存在很多個(gè)線(xiàn)程對同一個(gè)隊列操作，因此這個(gè)任務(wù)隊列一定得是線(xiàn)程安全的（采用BlockingQueue接口， 這是GUC提供的，線(xiàn)程安全）
1.2、工作線(xiàn)程的創(chuàng )建方式屬于線(xiàn)程創(chuàng )建的方式之一。
1.3、每個(gè)工作線(xiàn)程都維護一個(gè)阻塞任務(wù)隊列。
1.4、線(xiàn)程的執行方法run()中，以線(xiàn)程的中斷狀態(tài)為循環(huán)判斷條件（方便線(xiàn)程銷(xiāo)毀， 只要將工作線(xiàn)程的中斷狀態(tài)置為true即可釋放工作線(xiàn)程）其次就是BlockingQueue接口提供的take()方法。

該方法在隊列沒(méi)有元素時(shí)處于阻塞狀態(tài)，直接取到元素，這樣就解決了沒(méi)有任務(wù)工作線(xiàn)程處于阻塞狀態(tài)，不會(huì )搶占CPU

//實(shí)現工作線(xiàn)程 - 工作線(xiàn)程中維護了公有的任務(wù)隊列（阻塞）, 工作線(xiàn)程的執行邏輯。 循環(huán)取隊列中的任務(wù)去執行處理。
class Worker extends Thread {
    //阻塞任務(wù)隊列 - 可以保證多個(gè)線(xiàn)程對隊列操作， 線(xiàn)程安全
    private BlockingQueue<Runnable> queue = null;
    //每個(gè)工作線(xiàn)程都會(huì )有一個(gè)阻塞隊列，這個(gè)隊列中保存了所有的任務(wù)
    public Worker(BlockingQueue<Runnable> queue, int id) {
        this.queue = queue;
     //   Thread.currentThread().setName("郝夢(mèng)武" + id + "號工作線(xiàn)程");
    }
    
    //工作線(xiàn)程執行內容
    @Override
    public void run() {
        //每個(gè)線(xiàn)程通過(guò)isInterrupted()判斷線(xiàn)程異常狀態(tài)。
        try {
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                //如果線(xiàn)程正常， 返回false, 出現異常， 返回true， 該狀態(tài)默認為false
                Runnable command = queue.take();    //如果隊列為空， take會(huì )讓線(xiàn)程阻塞
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在處理任務(wù)" + command.hashCode());
                command.run();
            }
        }
        catch(InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中止了");
        //    e.printStackTrace();      //不需要拋出異常
        }
    }
}

2、線(xiàn)程池對象MyThreadPool

1、創(chuàng )建工作線(xiàn)程并管理，添加任務(wù)。
2、銷(xiāo)毀所有工作線(xiàn)程

//線(xiàn)程池 - 維護很多個(gè)線(xiàn)程， 當來(lái)一個(gè)任務(wù)時(shí)， 從線(xiàn)程池中獲取一個(gè)線(xiàn)程去處理執行。
//好處： 防止線(xiàn)程頻繁開(kāi)辟和銷(xiāo)毀帶來(lái)的性能損耗
class MyThreadPool {
    //創(chuàng  )建任務(wù)線(xiàn)程安全的隊列, 保證多個(gè)線(xiàn)程對這個(gè)隊列操作時(shí)是線(xiàn)程安全的
    private BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
    //線(xiàn)程管理列表 - 這個(gè)列表保存了所有線(xiàn)程對象的引用， 方便后續的管理
    private List<Worker> Wokers = new ArrayList<>();
    private final static int maxWorkerCount = 10;   //線(xiàn)程池最大允許的個(gè)數

    //execute方法
    public void execute(Runnable command) throws InterruptedException {
        if(Wokers.size() < maxWorkerCount) {
            //創(chuàng  )建一個(gè)新的工作線(xiàn)程
            Worker worker = new Worker(queue, Wokers.size());   //創(chuàng  )建工作線(xiàn)程
            worker.start();                      //創(chuàng  )建的工程線(xiàn)程啟動(dòng)
            Wokers.add(worker);                  //添加到管理列表中
        }
        queue.put(command);                      //添加任務(wù)到線(xiàn)程安全的隊列中
    }

    //銷(xiāo)毀所有線(xiàn)程 - 將每個(gè)線(xiàn)程中狀態(tài)置為中斷狀態(tài)方法， 并且
    public void shutDown() throws InterruptedException {
        for(Worker worker : Wokers) {
            worker.interrupt();                  //將線(xiàn)程的狀態(tài)置為中斷， 調用isInterruptd()返回值為true
        }
        //并且讓主線(xiàn)程join阻塞等待所有工作線(xiàn)程
        for(Worker worker : Wokers) {
            worker.join();                       //join方法可以讓調用的線(xiàn)程處于阻塞狀態(tài)， 知道等待的線(xiàn)程結束完畢之后就會(huì )恢復
        }
        //執行到這塊， 代表所有的線(xiàn)程銷(xiāo)毀完畢
        System.out.println("所有工作線(xiàn)程銷(xiāo)毀完畢!");
    }
}

3、測試代碼

class MyRunnable implements Runnable {
    private int num;
    MyRunnable(int num) {
        this.num = num;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("正在執行任務(wù): " + num);
    }
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
     MyThreadPool myThreadPool = new MyThreadPool();
     for(int i = 0; i < 1000; i++) {
         myThreadPool.execute(new MyRunnable(i + 1));
     }
     Thread.sleep(2000);   //主線(xiàn)程休眠2s
     myThreadPool.shutDown();  //銷(xiāo)毀所有工作線(xiàn)程
     System.out.println("線(xiàn)程池已經(jīng)被銷(xiāo)毀了");
     }

4、測試結果

總結：

以上的代碼只是簡(jiǎn)單模擬實(shí)現了線(xiàn)程池。
不僅僅是線(xiàn)程池，內容池，還有很多池的應用場(chǎng)景。
池的技術(shù)雖然能夠起到快速響應的特點(diǎn)，但是還是存在問(wèn)題。
第一點(diǎn)： 池需要在一開(kāi)始創(chuàng )建很多資源， 這和我們機器內存大小有關(guān)系。
第二點(diǎn)： 池中的線(xiàn)程過(guò)多，但是任務(wù)過(guò)少，導致很多線(xiàn)程浪費掉， 因此池中開(kāi)辟多大的資源需要根據實(shí)際情況而言。

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