JavaEE线程安全实现线程池方法

2022-11-13 10:11:47 线程方法 JavaEE

前言：

线程虽然比进程更轻量，但是如果创建销毁的频率进一步增加，开销还是很大

解决方案：线程池or协程

线程池：把线程提前创建好放到池子里，后续用到线程直接从池子里取不必这边申请了。线程用完了也不是还给系统而是放回池子，以备下次再用。

为什么线程放在池子里就比从系统申请释放来得更快呢？

用户写的代码就是在最上面的应用程序来运行，这里的代码都称为“用户态”运行的代码，有些代码需要调用api进一步的逻辑就会在内核中执行。在内核中执行的代码称为“内核态”运行的代码。创建线程是在内核中创建PCB加到链表里，本身就需要内核的支持，调用Thread.start也是要在内核态上运行的。而创建好的线程放进池子里是用户态实现的，这个放进池里/从池子里取过程不涉及内核态，就是用户代码就能完成。一般认为纯用户态的操作效率要比内核态处理的操作效率更高。

java标准库中的线程池：

ThreadPoolExecutor需要java.util.concurrent包，Java中很多线程相关的组件都在concurrent包里

线程池构造方法：

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

线程池参数解析：

int corePoolSize 核心线程数(正式员工的数量)
int maximumPoolSize 最大线程数(正式员工+临时员工)
long keepAliveTime 允许临时工摸鱼的时间
TimeUnit unit 时间的单位(s,ms,us…)
BlockingQueue<Runnable workQueue 任务队列(线程池会提供一个submit方法让程序员把任务注册到线程池中，加到这个任务队列中)
ThreadFactory threadFactory 线程工厂(线程是怎么创建出来的)
RejectedExecutionHandler handler 拒绝策略
(当任务满了怎么做？1.直接忽略最新的任务 2.阻塞等待 3.直接丢弃最老的任务 …)

一个程序要并发的/多线程的来完成一些任务，如果使用线程池的话这里线程数量多少合适？

通过测试性能找到合适的值，例如，写一个服务器程序通过线程池，多线程处理用户请求就可以对这个服务器性能经行测试。比如每秒发送500/1000/2000的请求…
根据不同线程池的线程数来观察程序处理任务的速度和程序持有的CPU的占用率。当线程数量多了整体速度是会变快但是CPU占用率也会高，当线程数少了整体速度会变慢但是Cpu占用率也会下降。
需要找到一个让程序速度能接受并且CPU占用也合理的平衡点，不同类型的程序单个任务在CPU上计算时间和阻塞时间的分布是不相同的，因此不是一个确定的数字。

简化版的线程池：

Executors本质是针对ThreadPoolExecutor进行了封装提供了一些默认参数。

public class 线程池 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定线程数目的线程池. 参数指定了线程个数
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);

        //创建一个自动扩容的线程池，会根据任务量来进行自动扩容
        Executors.newCachedThreadPool();

        //创建一个只有一个线程的线程池
        Executors.newSingleThreadExecutor();

        //创建一个带有定时器功能的线程池，类似于Timer
        Executors.newScheduledThreadPool(10);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            pool.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello threadpool");
                }
            });
        }

    }
}

线程池的组成：

1.先能够描述任务（直接使用Runnable）
2.需要组织任务（直接使用BlockingQueue）
3.能够描述工作线程
4.还需要组织这些线程
5.需要实现往线程里添加任务

class MyThreadPool{
    //1.先描述一个任务，直接使用Runnable不需要产生额外类
    //2.使用一个数据结构来组织若干任务
        private BlockingQueue<Runnable> queue= new LinkedBlockingDeque<>();
    //3.描述一个线程，工作线程的功能就是从任务队列中取任务并执行
    static class Worker extends Thread{
        //当前线程池中有若干个Worker线程，这些线程内部都持有了上述的任务队列
        private BlockingQueue<Runnable> queue = null;
        public Worker(BlockingQueue<Runnable> queue){
            this.queue = queue;
        }

        @Override
        public void run() {
            //就需要能够拿到上面的队列
            while(true){

                try {
                    //循环的去获取任务队列中的人物
                    //这里如果队列为空就直接阻塞，如果队列非空就获取到里面的内容
                    Runnable runnable = queue.take();
                    //获取到后就执行
                    runnable.run();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    //4.创建一个数据结构来组织若干个线程
    private List<Thread> workers = new ArrayList<>();
    public MyThreadPool(int n){
        //在构造方法中创建若干个线程放到上述数组中
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Worker worker = new Worker(queue);
            worker.start();
            workers.add(worker);
        }
    }

    //5.创建一个方法，能够允许程序员来放任务到线程池中
    public void submit(Runnable runnable){
        try {
            queue.put(runnable);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}
public class 我的线程池 {
    public static void main(String[] args) {
        MyThreadPool pool = new MyThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            pool.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello threadpool");
                }
            });
        }
    }
}

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