全网最详细的线程池 ThreadPoolExecutor 详解，建议收藏！ |
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全网最详细的线程池 ThreadPoolExecutor 详解，建议收藏！
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一、ThreadPoolExecutor类讲解
1、线程池状态：
五种状态：
注：SHUTDOWN 状态 和 STOP 状态 先会转变为 TIDYING 状态，最终都会变为 TERMINATED 2、ThreadPoolExecutor构造函数：ThreadPoolExecutor继承自AbstractExecutorService，而AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口。
接下来我们分别讲解这些参数的含义。 2.1）线程池工作原理： corePoolSize ：线程池中核心线程数的最大值 maximumPoolSize ：线程池中能拥有最多线程数 workQueue：用于缓存任务的阻塞队列当调用线程池execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断： 如果有空闲线程，则直接执行该任务； 如果没有空闲线程，且当前运行的线程数少于corePoolSize，则创建新的线程执行该任务； 如果没有空闲线程，且当前的线程数等于corePoolSize，同时阻塞队列未满，则将任务入队列，而不添加新的线程； 如果没有空闲线程，且阻塞队列已满，同时池中的线程数小于maximumPoolSize ，则创建新的线程执行任务； 如果没有空闲线程，且阻塞队列已满，同时池中的线程数等于maximumPoolSize ，则根据构造函数中的 handler 指定的策略来拒绝新的任务。
当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。 注：如果线程池设置了allowCoreThreadTimeout参数为true（默认false），那么当空闲线程超过keepaliveTime后直接停掉。（不会判断线程数是否大于corePoolSize）即：最终线程数会变为0。 2.3）workQueue 任务队列： workQueue ：它决定了缓存任务的排队策略 ThreadPoolExecutor线程池推荐了三种等待队列，它们是：SynchronousQueue 、LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue。 1）有界队列： SynchronousQueue ：一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于 阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法 Executors.newCachedThreadPool 使用了这个队列。 ArrayBlockingQueue：一个由数组支持的有界阻塞队列。此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。一旦创建了这样的缓存区，就不能再增加其容量。试图向已满队列中放入元素会导致操作受阻塞；试图从空队列中提取元素将导致类似阻塞。 2）无界队列： LinkedBlockingQueue：基于链表结构的无界阻塞队列，它可以指定容量也可以不指定容量（实际上任何无限容量的队列/栈都是有容量的，这个容量就是Integer.MAX_VALUE） PriorityBlockingQueue：是一个按照优先级进行内部元素排序的无界阻塞队列。队列中的元素必须实现 Comparable 接口，这样才能通过实现compareTo()方法进行排序。优先级最高的元素将始终排在队列的头部；PriorityBlockingQueue 不会保证优先级一样的元素的排序。注意：keepAliveTime和maximumPoolSize及BlockingQueue的类型均有关系。如果BlockingQueue是无界的，那么永远不会触发maximumPoolSize，自然keepAliveTime也就没有了意义。 2.4）threadFactory：threadFactory ：指定创建线程的工厂。（可以不指定） 如果不指定线程工厂时，ThreadPoolExecutor 会使用ThreadPoolExecutor.defaultThreadFactory 创建线程。默认工厂创建的线程：同属于相同的线程组，具有同为 Thread.NORM_PRIORITY 的优先级，以及名为 “pool-XXX-thread-” 的线程名（XXX为创建线程时顺序序号），且创建的线程都是非守护进程。 2.5）handler 拒绝策略：handler ：表示当 workQueue 已满，且池中的线程数达到 maximumPoolSize 时，线程池拒绝添加新任务时采取的策略。（可以不指定）
最科学的的还是 AbortPolicy 提供的处理方式：抛出异常，由开发人员进行处理。 3、常用方法：除了在创建线程池时指定上述参数的值外，还可在线程池创建以后通过如下方法进行设置。
此外，还有一些方法： getCorePoolSize()：返回线程池的核心线程数，这个值是一直不变的，返回在构造函数中设置的coreSize大小； getMaximumPoolSize()：返回线程池的最大线程数，这个值是一直不变的，返回在构造函数中设置的coreSize大小； getLargestPoolSize()：记录了曾经出现的最大线程个数（水位线）； getPoolSize()：线程池中当前线程的数量； getActiveCount()：Returns the approximate（近似） number of threads that are actively executing tasks； prestartAllCoreThreads()：会启动所有核心线程，无论是否有待执行的任务，线程池都会创建新的线程，直到池中线程数量达到 corePoolSize； prestartCoreThread()：会启动一个核心线程（同上）； allowCoreThreadTimeOut(true)：允许核心线程在KeepAliveTime时间后，退出； 4、Executors类：Executors类的底层实现便是ThreadPoolExecutor！Executors 工厂方法有： Executors.newCachedThreadPool()：无界线程池，可以进行自动线程回收 Executors.newFixedThreadPool(int)：固定大小线程池 Executors.newSingleThreadExecutor()：单个后台线程它们均为大多数使用场景预定义了设置。不过在阿里java文档中说明，尽量不要用该类创建线程池。 二、线程池相关接口介绍： 1、ExecutorService接口：该接口是真正的线程池接口。上面的ThreadPoolExecutor以及下面的ScheduledThreadPoolExecutor都是该接口的实现类。改接口常用方法： Future submit(Runnable task)：提交Runnable任务到线程池，返回Future对象，由于Runnable没有返回值，也就是说调用Future对象get()方法返回null； Future submit(Callable task)：提交Callable任务到线程池，返回Future对象，调用Future对象get()方法可以获取Callable的返回值； Future submit(Runnable task，T result)：提交Runnable任务到线程池，返回Future对象，调用Future对象get()方法可以获取Runnable的参数值； invokeAll(collection of tasks)/invokeAll(collection of tasks, long timeout, TimeUnit unit)：invokeAll会按照任务集合中的顺序将所有的Future添加到返回的集合中，该方法是一个阻塞的方法。只有当所有的任务都执行完毕时，或者调用线程被中断，又或者超出指定时限时，invokeAll方法才会返回。当invokeAll返回之后每个任务要么返回，要么取消，此时客户端可以调用get/isCancelled来判断具体是什么情况。 invokeAny(collection of tasks)/invokeAny(collection of tasks, long timeout, TimeUnit unit)：阻塞的方法，不会返回 Future 对象，而是返回集合中某一个Callable 对象的结果，而且无法保证调用之后返回的结果是哪一个 Callable，如果一个任务运行完毕或者抛出异常，方法会取消其它的 Callable 的执行。和invokeAll区别是只要有一个任务执行完了，就把结果返回，并取消其他未执行完的任务；同样，也带有超时功能； shutdown()：在完成已提交的任务后关闭服务，不再接受新任； shutdownNow()：停止所有正在执行的任务并关闭服务； isTerminated()：测试是否所有任务都执行完毕了； isShutdown()：测试是否该ExecutorService已被关闭。 1.1）submit方法示例：我们知道，线程池接口中有以下三个主要方法，接下来我们看一下具体示例：
在上面的例子中我们可以看到，线程池无论是执行Callable还是Runnable，调用返回的Future对象get()方法时需要处理两种异常（如果是调用get(timeout)方法，需要处理三种异常），如下： //在线程池上运行 Future future = threadPool.submit(callable); try { System.out.println("feature.get"); Object x = future.get(900,TimeUnit.MILLISECONDS); System.out.println(x); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { System.out.println("execute exception..."); e.printStackTrace(); } catch (TimeoutException e) { e.printStackTrace(); } 如果get方法被打断，进入InterruptedException异常； 如果线程执行过程（call、run方法）中抛出异常，进入ExecutionException异常； 如果get方法超时，进入TimeoutException异常； 1.3）submit()和execute()方法区别：ExecutorService、ScheduledExecutorService接口的submit()和execute()方法都是把任务提交到线程池中，但二者的区别是 接收的参数不一样，execute只能接收Runnable类型、submit可以接收Runnable和Callable两种类型； submit有返回值，而execute没有返回值；submit方便Exception处理； 1）submit方法内部实现：其实submit方法也没有什么神秘的，就是将我们的任务封装成了RunnableFuture接口（继承了Runnable、Future接口），再调用execute方法，我们看源码： public Future submit(Runnable task) { if (task == null) throw new NullPointerException(); RunnableFuture ftask = newTaskFor(task, null); //转成 RunnableFuture，传的result是null execute(ftask); return ftask; } public Future submit(Runnable task, T result) { if (task == null) throw new NullPointerException(); RunnableFuture ftask = newTaskFor(task, result); execute(ftask); return ftask; } public Future submit(Callable task) { if (task == null) throw new NullPointerException(); RunnableFuture ftask = newTaskFor(task); execute(ftask); return ftask; } 2）newTaskFor方法内部实现：newTaskFor方法是new了一个FutureTask返回，所以三个方法其实都是把task转成FutureTask，如果task是Callable，就直接赋值，如果是Runnable 就转为Callable再赋值。 当submit参数是Callable 时： protected RunnableFuture newTaskFor(Callable callable) { return new FutureTask(callable); } public FutureTask(Callable callable) { if (callable == null) throw new NullPointerException(); this.callable = callable; this.state = NEW; }当submit参数是Runnable时： // 按顺序看，层层调用 protected RunnableFuture newTaskFor(Runnable runnable, T value) { return new FutureTask(runnable, value); } public FutureTask(Runnable runnable, V result) { this.callable = Executors.callable(runnable, result); //转 runnable 为 callable this.state = NEW; } // 以下为Executors中的方法 public static Callable callable(Runnable task, T result) { if (task == null) throw new NullPointerException(); return new RunnableAdapter(task, result); } static final class RunnableAdapter implements Callable { //适配器 final Runnable task; final T result; RunnableAdapter(Runnable task, T result) { this.task = task; this.result = result; } public T call() { task.run(); return result; } }看了源码就揭开了神秘面纱了，就是因为Future需要返回结果，所以内部task必须是Callable，如果task是Runnable 就偷天换日，在Runnable 外面包个Callable马甲，返回的结果在构造时就写好。 参考：https://blog.csdn.net/liuxiao723846/article/details/108024212 1.4）ScheduledExecutorService接口：继承ExecutorService，并且提供了按时间安排执行任务的功能，它提供的方法主要有： schedule(task, initDelay): 安排所提交的Callable或Runnable任务在initDelay指定的时间后执行； scheduleAtFixedRate()：安排所提交的Runnable任务按指定的间隔重复执行； scheduleWithFixedDelay()：安排所提交的Runnable任务在每次执行完后，等待delay所指定的时间后重复执行；注：该接口的实现类是ScheduledThreadPoolExecutor。 2、Callable接口：jdk1.5以后创建线程可以通过一下方式： 继承Thread类，实现void run()方法； 实现Runnable接口，实现void run()方法； 实现Callable接口，实现V call() Throws Exception方法 1）Callable和Runnale接口区别： Callable可以抛出异常，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果； Runnable没有返回结果，异常只能内部消化； 2）执行Callable的线程的方法可以通过以下两种方式： 借助FutureTask，使用Thread的start方法来执行； 加入到线程池中，使用线程池的execute或submit执行；注：Callable无法直接使用Thread来执行； 我们都知道，Callable带有返回值的，如果我们不需要返回值，却又想用Callable该如何做？ jdk中有个Void类型（大写V），但必须也要return null。 threadpool.submit(new Callable() { @Override public Void call() { //... return null; } }); 3）通过Executors工具类可以把Runnable接口转换成Callable接口：Executors中的callable方法可以将Runnable转成Callable，如下： public static Callable callable(Runnable task, T result) { if (task == null) throw new NullPointerException(); return new RunnableAdapter(task, result); }RunnableAdapter类在上面已经看过源码，原理就是将返回值result作为成员变量，通过参数传递进去，进而实现了Runnable可以返回值。 示例： public static void test5() { Person p = new Person(0,"person"); RunnableTask runnableTask = new RunnableTask(p);//创建runnable Callable callable = Executors.callable(runnableTask,p);//转换 Future future1 = threadPool.submit(callable);//在线程池上执行Callable try { Person person = future1.get(); System.out.println(person); } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } Runnable runnable = new Runnable() {//创建Runnable @Override public void run() { } }; Callable callable2 = Executors.callable(runnable);//转换 Future future2 = threadPool.submit(callable2);//在线程池上执行Callable try { Object o = future2.get(); System.out.println(o); } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } 3、Future接口： 3.1）Future是用来获取异步计算结果的接口，常用方法： boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：试图取消对此任务的执行。如果任务已完成、或已取消，或者由于某些其他原因而无法取消，则此尝试将失败。当调用 cancel 时，如果调用成功，而此任务尚未启动，则此任务将永不运行。如果任务已经启动，则 mayInterruptIfRunning 参数确定是否应该以试图停止任务的方式来中断执行此任务的线程。此方法返回后，对 isDone() 的后续调用将始终返回 true。如果此方法返回 true，则对 isCancelled() 的后续调用将始终返回 true。 boolean isCancelled()：如果在任务正常完成前将其取消，则返回 true。 boolean isDone()：如果任务已完成，则返回 true，可能由于正常终止、异常或取消而完成，在所有这些情况中，此方法都将返回 true。 V get()throws InterruptedException,ExecutionException：获取异步结果，此方法会一直阻塞等到计算完成； V get(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException,ExecutionException,TimeoutException：获取异步结果，此方法会在指定时间内一直阻塞等到计算完成，超时后会抛出超时异常。通过方法分析我们也知道实际上Future提供了3种功能： 能够中断执行中的任务； 判断任务是否执行完成； 获取任务执行完成后额结果。但是Future只是一个接口，我们无法直接创建对象，因此就需要其实现类FutureTask登场啦。 3.2）FutureTask类： 1）FutureTask类的实现： public class FutureTask implements RunnableFuture { //... } public interface RunnableFuture extends Runnable, Future { /** * Sets this Future to the result of its computation * unless it has been cancelled. */ void run(); }FutureTask实现了Runnable、Future两个接口。由于FutureTask实现了Runnable，因此它既可以通过Thread包装来直接执行，也可以提交给ExecuteService来执行。并且还可以直接通过get()函数获取执行结果，该函数会阻塞，直到结果返回。 因此FutureTask既是Future、Runnable，又是包装了Callable( 如果是Runnable最终也会被转换为Callable )， 它是这两者的合体。 2）FutureTask的构造函数： public FutureTask(Callable callable) { } public FutureTask(Runnable runnable, V result) { } 3.3）示例：（FutureTask两种构造函数、以及在Thread和线程池上运行） 1）FutureTask包装过的Callable在Thread、线程池上执行： public static void test3() { int a = 1,b = 2; Callable callable = new Callable() { @Override public Integer call() throws Exception { return a + b; } }; //通过futureTask来执行Callable FutureTask futureTask = new FutureTask(callable); //1.使用Thread执行线程 new Thread(futureTask).start(); try { Integer integer = futureTask.get(); System.out.println(integer); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } //2.使用线程池执行线程 Executors.newFixedThreadPool(1).submit(futureTask); threadPool.shutdown(); try { Integer integer = futureTask.get(); System.out.println(integer); } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } 2）FutureTask包装过的Runnable在Thread、线程池上执行： public static void test4() { Person p = new Person(0,"person"); RunnableTask runnableTask = new RunnableTask(p); //创建futureTask来执行Runnable FutureTask futureTask = new FutureTask(runnableTask,p); //1.使用Thread执行线程 new Thread(futureTask).start(); try { Person x = futureTask.get(); System.out.println(x); } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } //2.使用线程池执行线程 threadPool.submit(futureTask); threadPool.shutdown(); try { Person y = futureTask.get(); System.out.println(y); } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } }Person、RunnableTask类同上面的示例中。 来源：https://blog.csdn.net/liuxiao723846 更多文章推荐： 1.Spring Boot 3.x 教程，太全了！ 2.2,000+ 道 Java面试题及答案整理(2024最新版) 3.免费获取 IDEA 激活码的 7 种方式（2024最新版） 觉得不错，别忘了随手点赞+转发哦！ |
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