Java簡單實現線程池

本文實例為大傢分享瞭Java簡單實現線程池的具體代碼,供大傢參考,具體內容如下

一、線程池

線程池是一種緩沖提高效率的技術。
相當於一個池子,裡面存放大量已經創建好的線程,當有一個任務需要處理時, 可以直接從池子裡面取一個線程去執行它。 包括內存池,很多緩沖的技術都是采用這種技術。 其實理解起來很簡答!

為什麼需要線程池,這種池的技術?

1.1 減少開辟資源和銷毀資源帶來的損耗。

開辟線程,申請內存(具體的可以看C語言中malloc底層實現原理),銷毀線程、釋放內存資源等一些操作都是有時間消耗的。
因此一開始開辟大量的資源進行管理,需要使用時從池中取一個去使用, 使用完畢後再放回池中管理, 這樣可以避免資源開辟和銷毀帶來的時間損耗。

1.2 提高響應。

用戶來瞭一個請求, 能夠立刻從開辟好的線程池中取一個線程去處理執行。 提高響應效率,提高用戶體驗。

1.3 有效管理資源

管理資源統一開辟和銷毀, 監控線程狀態和調優

二、線程池分析

對於線程池的實現我們劃分為2個部分

1、線程安全的任務隊列(采用隊列,不過是線程安全的而已),保證工作線程在去任務時不會發生沖突(重復取同一個任務處理,二次執行或者多次的問題)。
2、對工作線程的監管(采用是List管理工作線程),方便線程的銷毀和管理。

線程池處理邏輯:

1、每當添加一個任務,就會從線程池中取一個工作線程去處理執行它。
2、沒有任務處理時, 工作線程應該處於阻塞狀態等待任務到來, 不會競爭占用CPU資源
3、線程池相當於生產-消費模型, 隻不過生產線程的中生產任務不同罷瞭。

3、主線程相當於監管線程,最終負責工作線程的銷毀。

三、線程池實現

1、 工作線程Worker

1.1、工作線程負責從阻塞任務隊列中取出任務執行。由於存在很多個線程對同一個隊列操作,因此這個任務隊列一定得是線程安全的(采用BlockingQueue接口, 這是GUC提供的,線程安全)
1.2、工作線程的創建方式屬於線程創建的方式之一。
1.3、每個工作線程都維護一個阻塞任務隊列。
1.4、線程的執行方法run()中,以線程的中斷狀態為循環判斷條件(方便線程銷毀, 隻要將工作線程的中斷狀態置為true即可釋放工作線程)其次就是BlockingQueue接口提供的take()方法。

該方法在隊列沒有元素時處於阻塞狀態,直接取到元素,這樣就解決瞭沒有任務工作線程處於阻塞狀態,不會搶占CPU

//實現工作線程 - 工作線程中維護瞭公有的任務隊列(阻塞), 工作線程的執行邏輯。 循環取隊列中的任務去執行處理。
class Worker extends Thread {
    //阻塞任務隊列 - 可以保證多個線程對隊列操作, 線程安全
    private BlockingQueue<Runnable> queue = null;
    //每個工作線程都會有一個阻塞隊列,這個隊列中保存瞭所有的任務
    public Worker(BlockingQueue<Runnable> queue, int id) {
        this.queue = queue;
     //   Thread.currentThread().setName("郝夢武" + id + "號工作線程");
    }
    
    //工作線程執行內容
    @Override
    public void run() {
        //每個線程通過isInterrupted()判斷線程異常狀態。
        try {
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                //如果線程正常, 返回false, 出現異常, 返回true, 該狀態默認為false
                Runnable command = queue.take();    //如果隊列為空, take會讓線程阻塞
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在處理任務" + command.hashCode());
                command.run();
            }
        }
        catch(InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中止瞭");
        //    e.printStackTrace();      //不需要拋出異常
        }
    }
}

2、線程池對象MyThreadPool

1、創建工作線程並管理,添加任務。
2、銷毀所有工作線程

//線程池 - 維護很多個線程, 當來一個任務時, 從線程池中獲取一個線程去處理執行。
//好處: 防止線程頻繁開辟和銷毀帶來的性能損耗
class MyThreadPool {
    //創建任務線程安全的隊列, 保證多個線程對這個隊列操作時是線程安全的
    private BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
    //線程管理列表 - 這個列表保存瞭所有線程對象的引用, 方便後續的管理
    private List<Worker> Wokers = new ArrayList<>();
    private final static int maxWorkerCount = 10;   //線程池最大允許的個數

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

    //銷毀所有線程 - 將每個線程中狀態置為中斷狀態方法, 並且
    public void shutDown() throws InterruptedException {
        for(Worker worker : Wokers) {
            worker.interrupt();                  //將線程的狀態置為中斷, 調用isInterruptd()返回值為true
        }
        //並且讓主線程join阻塞等待所有工作線程
        for(Worker worker : Wokers) {
            worker.join();                       //join方法可以讓調用的線程處於阻塞狀態, 知道等待的線程結束完畢之後就會恢復
        }
        //執行到這塊, 代表所有的線程銷毀完畢
        System.out.println("所有工作線程銷毀完畢!");
    }
}

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: " + 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);   //主線程休眠2s
     myThreadPool.shutDown();  //銷毀所有工作線程
     System.out.println("線程池已經被銷毀瞭");
     }

4、測試結果

總結:

以上的代碼隻是簡單模擬實現瞭線程池。
不僅僅是線程池,內容池,還有很多池的應用場景。
池的技術雖然能夠起到快速響應的特點,但是還是存在問題。
第一點: 池需要在一開始創建很多資源, 這和我們機器內存大小有關系。
第二點: 池中的線程過多,但是任務過少,導致很多線程浪費掉, 因此池中開辟多大的資源需要根據實際情況而言。

以上就是本文的全部內容,希望對大傢的學習有所幫助,也希望大傢多多支持WalkonNet。