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从源码角度揭秘创建线程池的N种方式

后端

引言

在Java的高并发领域，线程池一直是一个绕不开的话题。线程池可以有效地管理线程，提高应用程序的性能和稳定性。Java为我们提供了丰富的线程池创建方式，从简单的Executors工具类到复杂的ThreadPoolExecutor，甚至还有适用于特定场景的ScheduledThreadPoolExecutor和ForkJoinPool。

本文将从源码角度详细分析创建线程池的多种方式，帮助读者深入理解线程池的实现原理，以便在实际开发中合理地使用和配置线程池。

Executors工具类

Executors工具类是Java提供的一种简单便捷的创建线程池的方式。它提供了多种创建线程池的静态工厂方法，例如：

  • newFixedThreadPool(int nThreads)：创建一个固定大小的线程池，池中线程的数量始终为nThreads。
  • newCachedThreadPool()：创建一个可伸缩的线程池，池中线程的数量会根据任务的负载情况动态调整。
  • newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：创建一个支持定时任务的线程池，池中线程的数量始终为corePoolSize。

使用Executors工具类创建线程池非常简单，只需要一行代码即可。例如：

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

但是，Executors工具类创建的线程池往往过于简单，不适合复杂的场景。例如，如果需要对线程池的配置进行更精细的控制，或者需要使用自定义的线程工厂，那么就需要使用ThreadPoolExecutor类来创建线程池。

ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor类是Java中创建线程池的核心类。它提供了丰富的配置选项，允许用户对线程池的各种参数进行精细的控制。例如，用户可以指定线程池的核心线程数、最大线程数、队列容量、拒绝策略等。

ThreadPoolExecutor类的构造函数如下：

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

其中，

  • corePoolSize：核心线程数。核心线程数是线程池中最基本的线程数，这些线程会一直运行，直到线程池被关闭。
  • maximumPoolSize：最大线程数。最大线程数是线程池中允许的最大线程数，当任务负载较重时，线程池会创建新的线程来处理任务，直到达到最大线程数。
  • keepAliveTime：空闲线程的存活时间。当线程池中的线程处于空闲状态时，线程池会将这些线程保留一段时间，如果这段时间内没有新的任务到来，那么这些线程就会被销毁。
  • unit：时间单位。keepAliveTime的时间单位。
  • workQueue：任务队列。任务队列是用于存储等待执行的任务的队列。
  • threadFactory：线程工厂。线程工厂是用于创建新线程的工厂类。
  • handler：拒绝策略。拒绝策略是当任务队列已满且线程池中的线程数已达到最大线程数时，线程池将如何处理新的任务。

ThreadPoolExecutor类提供了多种拒绝策略，包括：

  • AbortPolicy：直接抛出RejectedExecutionException异常。
  • CallerRunsPolicy：由调用线程直接执行任务。
  • DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务，然后将新任务放入队列。
  • DiscardPolicy：直接丢弃新任务。

ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor类是ThreadPoolExecutor类的子类，它支持定时任务。ScheduledThreadPoolExecutor类的构造函数如下：

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize)

其中，corePoolSize是核心线程数。

ScheduledThreadPoolExecutor类提供了多种定时任务调度方法，包括：

  • schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)：延迟delay毫秒后执行任务command。
  • scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)：以固定的period毫秒间隔执行任务command，第一次执行任务的延迟为initialDelay毫秒。
  • scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)：以固定的delay毫秒间隔执行任务command，第一次执行任务的延迟为initialDelay毫秒，每次执行任务的间隔也为delay毫秒。

ForkJoinPool

ForkJoinPool类是Java中用于并行计算的线程池。ForkJoinPool类采用工作窃取算法来分配任务，这使得它非常适合处理大规模并行任务。

ForkJoinPool类的构造函数如下：

public ForkJoinPool()

ForkJoinPool类提供了多种方法来提交任务，包括：

  • execute(Runnable task)：提交一个任务。
  • submit(Callable task)：提交一个Callable任务。
  • invoke(Callable task)：提交一个Callable任务并等待其执行完成。

总结

本文从源码角度详细分析了创建线程池的多种方式，包括Executors工具类、ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor、ForkJoinPool等。通过本文的学习，读者应该对线程池的实现原理有了更深入的理解。在实际开发中，读者可以根据自己的需求选择合适的线程池创建方式。