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多线程(一)

一. 线程池简介

  1. 线程池的概念:

       线程池就是首先创建一些线程,它们的集合称为线程池。使用线程池可以很好地提高性能,线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程,程序将一个任务传给线程池,线程池就会启动一条线程来执行这个任务,执行结束以后,该线程并不会死亡,而是再次返回线程池中成为空闲状态,等待执行下一个任务。
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  2. 线程池的工作机制

      2.1 在线程池的编程模式下,任务是提交给整个线程池,而不是直接提交给某个线程,线程池在拿到任务后,就在内部寻找是否有空闲的线程,如果有,则将任务交给某个空闲的线程。
    
      2.1 一个线程同时只能执行一个任务,但可以同时向一个线程池提交多个任务。
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  3. 使用线程池的原因:

     多线程运行时间,系统不断的启动和关闭新线程,成本非常高,会过渡消耗系统资源,以及过渡切换线程的危险,从而可能导致系统资源的崩溃。这时,线程池就是最好的选择了。
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二. 四种常见的线程池详解

  1. 线程池的返回值ExecutorService简介:

      ExecutorService是Java提供的用于管理线程池的类。该类的两个作用:控制线程数量和重用线程
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  2. 具体的4种常用的线程池实现如下:(返回值都是ExecutorService)

      2.1 Executors.newCacheThreadPool():可缓存线程池,先查看池中有没有以前建立的线程,如果有,就直接使用。如果没有,就建一个新的线程加入池中,缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务
    
      示例代码:
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 1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 4 import java.util.concurrent.Executors;
 5 
 6 public class ThreadPoolExecutorTest {
 7     public static void main(String[] args) {
 8         //创建一个可缓存线程池
 9         ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
10         for (int i = 0; i < 10; i++) {
11             try {
12                 //sleep可明显看到使用的是线程池里面以前的线程,没有创建新的线程
13                 Thread.sleep(1000);
14             } catch (InterruptedException e) {
15                 e.printStackTrace();
16             }
17             cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
18                 public void run() {
19                     //打印正在执行的缓存线程信息
20                     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被执行");
21                 }
22             });
23         }
24     }
25 }
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输出结果:

pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
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线程池为无限大,当执行当前任务时上一个任务已经完成,会复用执行上一个任务的线程,而不用每次新建线程

   2.2  Executors.newFixedThreadPool(int n):创建一个可重用固定个数的线程池,以共享的无界队列方式来运行这些线程。

     示例代码:
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 1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 4 import java.util.concurrent.Executors;
 5 
 6 public class ThreadPoolExecutorTest {
 7     public static void main(String[] args) {
 8         //创建一个可重用固定个数的线程池
 9         ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
10         for (int i = 0; i < 10; i++) {
11             fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
12                 public void run() {
13                     try {
14                         //打印正在执行的缓存线程信息
15                         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被执行");
16                         Thread.sleep(2000);
17                     } catch (InterruptedException e) {
18                         e.printStackTrace();
19                     }
20                 }
21             });
22         }
23     }
24 }
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输出结果:

pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-2正在被执行
pool-1-thread-3正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-2正在被执行
pool-1-thread-3正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-2正在被执行
pool-1-thread-3正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
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因为线程池大小为3,每个任务输出打印结果后sleep 2秒,所以每两秒打印3个结果。 定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

   2.3  Executors.newScheduledThreadPool(int n):创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行

         延迟执行示例代码:
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 1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.Executors;
 4 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 5 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 6 
 7 public class ThreadPoolExecutorTest {
 8     public static void main(String[] args) {
 9         //创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行——延迟执行
10         ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
11         //延迟1秒执行
12         scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
13             public void run() {
14                 System.out.println("延迟1秒执行");
15             }
16         }, 1, TimeUnit.SECONDS);
17     }
18 }
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输出结果:延迟1秒执行

         定期执行示例代码:
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1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.Executors;
 4 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 5 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 6 
 7 public class ThreadPoolExecutorTest {
 8     public static void main(String[] args) {
 9         //创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行——定期执行
10         ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
11         //延迟1秒后每3秒执行一次
12         scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
13             public void run() {
14                 System.out.println("延迟1秒后每3秒执行一次");
15             }
16         }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
17     }
18 }

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输出结果:

延迟1秒后每3秒执行一次 延迟1秒后每3秒执行一次 .............

    2.4  Executors.newSingleThreadExecutor():创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

           示例代码: 
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1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 4 import java.util.concurrent.Executors;
 5 
 6 public class TestThreadPoolExecutor {
 7     public static void main(String[] args) {
 8         //创建一个单线程化的线程池
 9         ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
10         for (int i = 0; i < 10; i++) {
11             final int index = i;
12             singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
13                 public void run() {
14                     try {
15                         //结果依次输出,相当于顺序执行各个任务
16                         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被执行,打印的值是:"+index);
17                         Thread.sleep(1000);
18                     } catch (InterruptedException e) {
19                         e.printStackTrace();
20                     }
21                 }
22             });
23         }
24     }
25 }
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输出结果:

pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:0
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:1
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:2
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:3
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:4
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:5
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:6
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:7
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:8
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:9
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三. 缓冲队列BlockingQueue和自定义线程池ThreadPoolExecutor

  1. 缓冲队列BlockingQueue简介:

       BlockingQueue是双缓冲队列。BlockingQueue内部使用两条队列,允许两个线程同时向队列一个存储,一个取出操作。在保证并发安全的同时,提高了队列的存取效率。
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  2. 常用的几种BlockingQueue:

ArrayBlockingQueue(int i):规定大小的BlockingQueue,其构造必须指定大小。其所含的对象是FIFO顺序排序的。

LinkedBlockingQueue()或者(int i):大小不固定的BlockingQueue,若其构造时指定大小,生成的BlockingQueue有大小限制,不指定大小,其大小有Integer.MAX_VALUE来决定。其所含的对象是FIFO顺序排序的。

PriorityBlockingQueue()或者(int i):类似于LinkedBlockingQueue,但是其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然顺序或者构造函数的Comparator决定。

SynchronizedQueue():特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成。

  1. 自定义线程池(ThreadPoolExecutor和BlockingQueue连用):

    自定义线程池,可以用ThreadPoolExecutor类创建,它有多个构造方法来创建线程池。

    常见的构造函数:ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue)

    示例代码:

1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 4 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 5 import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
 6 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 7 
 8 class TempThread implements Runnable {
 9 
10     @Override
11     public void run() {
12         // 打印正在执行的缓存线程信息
13         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在被执行");
14         try {
15             // sleep一秒保证3个任务在分别在3个线程上执行
16             Thread.sleep(1000);
17         } catch (InterruptedException e) {
18             e.printStackTrace();
19         }
20     }
21 
22 }
23 
24 public class TestThreadPoolExecutor {
25     public static void main(String[] args) {
26         // 创建数组型缓冲等待队列
27         BlockingQueue<Runnable> bq = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10);
28         // ThreadPoolExecutor:创建自定义线程池,池中保存的线程数为3,允许最大的线程数为6
29         ThreadPoolExecutor tpe = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 50, TimeUnit.MILLISECONDS, bq);
30 
31         // 创建3个任务
32         Runnable t1 = new TempThread();
33         Runnable t2 = new TempThread();
34         Runnable t3 = new TempThread();
35         // Runnable t4 = new TempThread();
36         // Runnable t5 = new TempThread();
37         // Runnable t6 = new TempThread();
38 
39         // 3个任务在分别在3个线程上执行
40         tpe.execute(t1);
41         tpe.execute(t2);
42         tpe.execute(t3);
43         // tpe.execute(t4);
44         // tpe.execute(t5);
45         // tpe.execute(t6);
46 
47         // 关闭自定义线程池
48         tpe.shutdown();
49     }
50 }
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输出结果:

pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-2正在被执行
pool-1-thread-3正在被执行
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note:人生总是有取有舍的,为了自己想过的生活,勇敢放弃一些东西。淡定的人,善待生命,沉稳而不缺少热情;淡定的人,处事不惊,安详而不缺乏快意。淡定的人生,历尽沧桑,却依然呈现随遇而安的美丽淡然。

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