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JAVA线程池详解

8 人参与  2023年05月05日 17:37  分类 : 《随便一记》  评论

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文章目录

一.简介二.线程池参数说明三.WorkQueue工作队列说明四.handler四种拒绝策略说明五.线程池处理任务策略说明六.Executors四种创建线程池方式比较七.ThreadPoolExecutor方式创建线程池八.单例方式创建复用线程池九.任务是否需要返回值十.判断线程池是否执行完毕十一.项目实战使用案例

一.简介

​ 线程池:一种使用线程的模式,存放了很多可以复用的线程,对线程统一管理。我们可以使用new的方式去创建线程,但若是并发线程太高,每个线程执行时间不长,这样频繁的创建销毁线程是比较耗费资源的,线程池就是用来解决此问题的。

1.使用线程池的优点

(1)降低资源的消耗:线程可以重复使用,不需要在创建线程和消耗线程上浪费资源;

(2)提高响应速度:任务到达时,线程可以复用已有的线程,及时响应;

(3)可管理性:无限制的创建线程会降低系统效率,线程池可以对线程进行管理、监控、调优。

二.线程池参数说明

​ ThreadPoolExecutor是线程池最核心的一个类,我们来看它参数最完整的构造类,代码如下:

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                              int maximumPoolSize,                              long keepAliveTime,                              TimeUnit unit,                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,                              ThreadFactory threadFactory,                              RejectedExecutionHandler handler)
参数名含义解释
corePoolSize线程池核心线程数默认情况下,线程池中是没有线程的,当还没有一次任务到达过时,初始化的线程数为0,当有任务初次来临,直接创建corePoolSize个线程;核心线程生命周期无限,即使空闲也不会死亡。
maximumPoolSize线程池能创建的最大线程数当核心线程数已满,并且工作队列也已经存放满,才会去判断当前线程数是否小于maximumPoolSize,小于则继续创建线程处理任务,等于则执行拒绝策略。
keepAliveTime闲置超时时间当线程池中的线程数大于corePoolSize时,此值才生效,即大于corePoolSize的线程在经过keepAliveTime的时间依然没有任务执行,则销毁线程。
unit超时时间单位参数keepAliveTime的单位。
workQueue工作队列当核心线程数已满时,新提交的任务放到任务队列中(前提是任务队列没满)。
threadFactory线程池创建新线程的工厂创建线程,一般默认即可。
handler线程池达到饱和之后的拒绝策略当线程数达到最大线程maximumPoolSize后(此时队列已经存满),再有新任务提交,执行的处理策略。

三.WorkQueue工作队列说明

​ workQueque决定了缓存任务的排队策略,对于不同的业务场景,我们可以选择不同的工作队列。类型为BlockingQueue,我们看下源码,哪些类实现了BlockingQueue接口。
在这里插入图片描述
我们来说说以下常用的四种。

1.SynchronousQueue

​ 没有容量,直接提交队列,是无缓存等待队列,当任务提交进来,它总是马上将任务提交给线程去执行,如果线程已经达到最大,则执行拒绝策略;所以使用SynchronousQueue阻塞队列一般要求maximumPoolSize为无界(无限大),避免线程拒绝执行操作。从源码中可以看到容量为0:

   //是否为空,直接返回的true   public boolean isEmpty() {        return true;    }    //队列大小为0    public int size() {        return 0;    }

2.LinkedBlockingQueue

默认情况下,LinkedBlockingQueue是个无界的任务队列,默认值是Integer.MAX_VALUE,当然我们也可以指定队列的大小。从构造LinkedBlockingQueue源码中可以看出它的大小指定方式:

   //默认构造函数,大小为Integer最大    public LinkedBlockingQueue() {        this(Integer.MAX_VALUE);    }   //也可以指定大小    public LinkedBlockingQueue(int capacity) {        if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();        this.capacity = capacity;        last = head = new Node<E>(null);    }

为了避免队列过大造成机器负载,或者内存泄漏,我们在使用的时候建议手动传一个队列的大小。内部分别使用了takeLock和putLock对并发进行控制,添加和删除操作不是互斥操作,可以同时进行,这样大大提供了吞吐量。源码中有定义这两个锁:

   //获取元素使用的锁   private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();   //加入元素使用的锁   private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();  //获取元素时使用到takeLock锁  public E peek() {        if (count.get() == 0)            return null;        final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;       //加锁操作        takeLock.lock();        try {            //获取元素            Node<E> first = head.next;            if (first == null)                return null;            else                return first.item;        } finally {            //解锁            takeLock.unlock();        }    }        //添加元素到队列中使用putLock锁    public boolean offer(E e) {        if (e == null) throw new NullPointerException();        final AtomicInteger count = this.count;        if (count.get() == capacity)            return false;        int c = -1;        Node<E> node = new Node<E>(e);        final ReentrantLock putLock = this.putLock;        //加锁操作        putLock.lock();        try {            //队列中存放的数据小于队列设置的值            if (count.get() < capacity) {                //添加元素                enqueue(node);                c = count.getAndIncrement();                if (c + 1 < capacity)                    notFull.signal();            }        } finally {            //解锁            putLock.unlock();        }        if (c == 0)            signalNotEmpty();        return c >= 0;    }

3.ArrayBlockingQueue

可以理解为有界的队列,创建的时候必须要指定队列的大小,从源码可以看出构造的时候要传递值:

    public ArrayBlockingQueue(int capacity) {        this(capacity, false);    }

4.DelayQueue

是一个延迟队列,无界、队列中每个元素都有过期时间,当从队列获取元素时,只有过期的元素才会出队,而队列头部是最早过期的元素,若是没有过期,则进行等待。利用这个特性,我们可以用来处理定时任务调用的场景,例如订单过期未支付自动取消,设置一个在队列中过期的时间,过期了后,再去查询订单的状态,若是没支付,则调用取消订单的方法。

//获取元素public E take() throws InterruptedException {        final ReentrantLock lock = this.lock;        lock.lockInterruptibly();        try {            for (;;) {                //获取元素                E first = q.peek();                if (first == null)                    //进入等待                    available.await();                else {                    //获取过期时间                    long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);                    if (delay <= 0)                        //小于等于0则过期,返回此元素                        return q.poll();                    first = null;                     if (leader != null)                        available.await();                    else {                        Thread thisThread = Thread.currentThread();                        leader = thisThread;                        try {                            //设置还需要等待的时间                            available.awaitNanos(delay);                        } finally {                            if (leader == thisThread)                                leader = null;                        }                    }                }            }        } finally {            if (leader == null && q.peek() != null)                available.signal();            lock.unlock();        }    }

四.handler四种拒绝策略说明

​ 触发任务拒接的条件:当前同时运行的线程数量达到最大线程数maximumPoolSize,并且队列也放满了任务,即触发饱和拒绝策略。ThreadPoolExecutor中定义了四个拒绝策略内部类。

1.DiscardPolicy

当任务添加到线程池中被拒绝时,直接丢弃任务,不抛出异常,源码:

public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {        public DiscardPolicy() { }        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {        }    }

2.AbortPolicy

当任务添加到线程池中被拒绝时,直接丢弃任务,并抛出RejectedExecutionException异常,源码:

  public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {        public AbortPolicy() { }        //不处理,直接抛出异常        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {            throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +                                                 " rejected from " +                                                 e.toString());        }    }

3.DiscardOldestPolicy

当任务添加到线程池中被拒绝时,判断线程池是否还在运行,然后获取队列,让队首(最久)的元素出队,直接抛弃,把当前任务添加执行,不出意外还是添加到队列中,除非当前这会好几个线程执行完,线程数小于了corePoolSize。

public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {        public DiscardOldestPolicy() { }        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {            //线程池还没有销毁停止            if (!e.isShutdown()) {                //获取队列,并让队列头(最久)的任务出队,丢弃队头                e.getQueue().poll();                //执行新任务,新任务再添加到队列中                e.execute(r);            }        }    }

4.CallerRunsPolicy

当任务添加到线程池中被拒绝时,判断线程池是否还在运行,直接在主线程中运行此任务,即在调用execute或者submit的方法中执行,不再使用线程池来处理此任务。

public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {        public CallerRunsPolicy() { }        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {            //线程池还在运行            if (!e.isShutdown()) {                //让主进程来运行此任务                r.run();            }        }    }

为了说明这一点,来看一个demo:

    public static void main(String[] args) {        //最大线程数设置为2,队列最大能存2,使用主线程执行的拒绝策略        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2,2,10, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(2),new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        //此时有6个任务,最大线程+队列能处理4个,主线程需要处理6-4=2个        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Runnable run = new Runnable(){                @Override                public void run() {                    try {                        Thread.sleep(10);                        System.out.println("执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName());                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };            threadPoolExecutor.execute(run);        }    }

执行结果:
在这里插入图片描述

五.线程池处理任务策略说明

1.如果当前线程池中的线程数量小于corePoolSize,则会创建一个线程执行此任务;

2.如果当前线程池中的线程数量大于corePoolSize,则会尝试将其添加到队列中,若添加成功,则该任务会排队等待线程将其取出进行执行;若队列中已达最大值,则添加失败,则会尝试创建新的线程执行这个任务;

3.如果当前线程池中的线程数量已经达到maximumPoolSize,则尝试创建新的线程结果为false,会采取任务拒绝策略;

4.如果线程池中线程数量大于corePoolSize,则当空闲时间超过keepAliveTime的线程,将会被终止,直到线程池数量不大于corePoolSize为止。

当提交一个新任务后,线程池的处理流程图:
在这里插入图片描述

来看当添加一个任务到线程池的源码:

   public void execute(Runnable command) {        //执行的任务为空,直接抛出异常        if (command == null)            throw new NullPointerException();               //ctl:AtomicInteger类型,获取当前线程池中的线程数        int c = ctl.get();        //当前线程数小于核心线程数,直接创建线程执行任务        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {            //创建线程执行任务,从wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)可以看出,true代表创建核心线程,false代表创建非核心线程            if (addWorker(command, true))                //创建线程成功,直接返回                return;            //没成功,重新获取当前线程数            c = ctl.get();        }       //线程池还是运行状态、并且把任务添加到队列中成功        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {            //获取下当前线程数            int recheck = ctl.get();            //若是线程池不运行了,则把当前添加的任务移出            if (! isRunning(recheck) && remove(command))                //执行拒绝策略                reject(command);            //当前运行的线程数为0,            else if (workerCountOf(recheck) == 0)                //传递空参数,不进行创建                addWorker(null, false);        }        //尝试创建线程,此时传递false,wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize),则看线程的上限匹配maximumPoolSize        else if (!addWorker(command, false))            //创建线程失败,执行拒绝策略            reject(command);    }

六.Executors四种创建线程池方式比较

​ Executors类(并发包)提供了4种创建线程池的方法,这些方法最终都是通过配置ThreadPoolExecutor的不同参数,来达到不同的线程管理效果。

1.newFixedThreadPool

创建一个定长的线程池,可控制最大并发数,超出的线程进行排队等待。源码如下:

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());    }

从源码可以看出此线程池的核心线程数、最大线程数都是nThreads,线程空闲回收时间配置也没有意义了,所以闲置时间给0,队列使用LinkedBlockingQueue无界的方式,当线程数达到nThreads后,新任务放到队列中。

下面是demo:

public static void main(String[] args)  {    // 创建定长线程池    ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);     for (int i = 0; i < 10; i++) {        //创建任务        Runnable runnable = new Runnable(){            @Override            public void run() {                try {                    Thread.sleep(3);                      System.out.println("当前执行的线程为:"+Thread.currentThread().getName());                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        };        //任务添加到线程池        newFixedThreadPool.execute(runnable);    }}

缺点:因为LinkedBlockingQueue是一个无界的队列,当线程数达到核心线程数时,新提交的任务会一直放到队列中,当任务很多的时候,会造成OOM(内存不足)。

2.newSingleThreadExecutor

​ 创建一个单线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,超出的线程进行排队等待。源码如下:

    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {        return new FinalizableDelegatedExecutorService            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));    }

从源码可以看出此线程池的核心线程数、最大线程数都是1,线程空闲回收时间配置也没有意义了,所以闲置时间给0,队列使用LinkedBlockingQueue无界的方式,当线程数达到1后,新任务放到队列中。

下面是demo:

public static void main(String[] args)  {    // 创建单线程-线程池,任务依次执行    ExecutorService   newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();    for (int i = 0; i < 6; i++) {        //创建任务        Runnable runnable = new Runnable(){            @Override            public void run() {                System.out.println("当前执行的线程为:"+Thread.currentThread().getName());            }        };         //任务添加到线程池        newSingleThreadExecutor.execute(runnable);    }}

缺点:因为LinkedBlockingQueue是一个无界的队列,当线程数达到核心线程数时,新提交的任务会一直放到队列中,当任务很多的时候,会造成OOM(内存不足)。

3.newCachedThreadPool

​ 创建一个可缓存的线程池,如果线程池长度大于处理需要,则根据线程空闲时间大于60s的会进行销毁;新任务添加进来,若是没有空闲的线程复用,则会立马创建一个线程来处理,因为使用的是无缓存队列。源码如下:

    public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,                                      60L, TimeUnit.SECONDS,                                      new SynchronousQueue<Runnable>(),                                      threadFactory);    }

从源码可以看出此线程池的核心线程数为0、最大线程数为无界Integer.MAX_VALUE,线程空闲回收时间60S,队列使用SynchronousQueue无缓存的方式,当有任务添加,能复用之前线程则复用,没有空闲线程则创建新线程。

下面是demo:

public static void main(String[] args)  {    // 创建可缓存线程池    ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();     for (int i = 0; i < 6; i++) {        //创建任务        Runnable runnable = new Runnable(){            @Override            public void run() {                try {                    Thread.sleep(6);                   System.out.println("当前执行的线程为:"+Thread.currentThread().getName());                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                           }        };         //任务添加到线程池        newCachedThreadPool.execute(runnable);    }}

缺点:因为最大线程数为无界,当任务很多的时候,会创建大量线程,造成OOM(内存不足)。

4.newScheduledThreadPool

创建支持定时、周期任务的线程池。源码如下:

   //Executors类中   public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);    }   //ScheduledThreadPoolExecutor类中    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,              new DelayedWorkQueue());    }

从源码可以看出此线程池的核心线程数为corePoolSize、最大线程数为无界Integer.MAX_VALUE,线程空闲回收时间0S,当线程数大于corePoolSize时,有线程处理完任务后,接下来就进行销毁。队列使用DelayedWorkQueue延迟队列,可以设置延时时间,当元素达到延时时间,才从队列出队。

下面是demo:

public static void main(String[] args)  {    // 创建支持定时线程池    ScheduledExecutorService  newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(2);     for (int i = 0; i < 5; i++) {        //创建任务        Runnable runnable = new Runnable(){            @Override            public void run() {                System.out.println("当前执行的线程为:"+Thread.currentThread().getName());            }        };        //任务添加到线程池,延迟2秒后才能从队列中出队        newScheduledThreadPool.schedule(runnable, 2, TimeUnit.SECONDS);    }}

缺点:因为最大线程数为无界,当任务很多的时候,会创建大量线程,造成OOM(内存不足)。

七.ThreadPoolExecutor方式创建线程池

​ 为了解决Executors提供的四种快速创建线程池出现的OOM(内存不足)问题,推荐使用ThreadPoolExecutor的方式,按业务、按需创建线程池。设置合理的corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、workQueue、handler。

​ 如果我们设置的线程池数量太小的话,如果同一时间有大量任务需要处理,可能会导致大量任务在队列中等待,甚至出现OOM(内存不足),但是此时cpu没有得到充分的利用;如果我们设置的线程数太大,大量线程可能会存在同时挣抢CPU的情况,导致大量的上下文切换,影响CPU的执行效率。

​ 我们可以从这两点去考虑线程池的配置:

(1)cpu密集型任务,需要线程长时间进行复杂的运算,这种类型的任务需要少创建线程,过多的线程将会频繁引起上下文切换,降低任务处理速度。

(2)io密集型任务,由于线程并不是一直在运行,可能大部分时间在等待io读取/写入数据,增加线程数量可以提高并发度,尽可能多处理任务。

下面是demo:

    public static void main(String[] args) {        //最大线程数设置为2,队列最大能存2,使用主线程执行的拒绝策略        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2,2,0, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(2),new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        //此时有6个任务,最大线程+队列能处理4个,主线程需要处理6-4=2个        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Runnable run = new Runnable(){                @Override                public void run() {                    try {                        Thread.sleep(10);                        System.out.println("执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName());                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };            threadPoolExecutor.execute(run);        }    }

八.单例方式创建复用线程池

我们使用单例方式创建可复用的线程池,这样一次创建后,后续业务都使用此线程池,此线程池不关闭销毁,直到系统服务停止才销毁。来看使用内部静态类单例模式创建线程池:

public class MyThreadPool {    //内部静态类构造    private static class ThreadPoolHolder{        private static ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(6,                10,                30,                TimeUnit.SECONDS,                new LinkedBlockingQueue<>(),                Executors.defaultThreadFactory(),                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());    }    public  MyThreadPool(){    }    public static ExecutorService getInstance(){        return ThreadPoolHolder.threadPool;    }}

业务代码中直接使用:

        //从单例中获取到线程池资源        ExecutorService threadPoolExecutor = MyThreadPool.getInstance();        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Runnable run = new Runnable(){                @Override                public void run() {                    try {                        Thread.sleep(10);                        System.out.println("执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName());                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };            threadPoolExecutor.execute(run);        }

九.任务是否需要返回值

​ 执行的任务是否需要返回值,有些业务场景下,我们需要接收线程处理后的结果返回值。当不需要返回值的时候我们使用Runnable来创建一个任务,重写run方法,当需要接收返回值的时候,我们使用Callable来创建任务,重写call方法。具体来看看源码:

@FunctionalInterfacepublic interface Runnable {    //没有返回值,也不抛出异常    public abstract void run();}@FunctionalInterfacepublic interface Callable<V> {    //有返回结果,处理有问题时抛出异常    V call() throws Exception;}

在把任务添加到线程池中也需要做区分,当不需要返回值时,直接使用execute方法添加任务;当需要接收返回值时,使用submit方法提交任务。具体来看源码:

  //execute没有返回值   public void execute(Runnable command) {}  //submit使用泛型来接收返回值  <T> Future<T> submit(Callable<T> task);

没有返回值的demo:

    public static void main(String[] args) {        //最大线程数设置的为2,队列最大能存2,使用主线程执行的拒绝策略        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2,2,10, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(2),new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        //此时有6个任务,最大线程+队列能处理4个,主线程需要处理6-4=2个        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Runnable run = new Runnable(){                @Override                public void run() {                    try {                        Thread.sleep(10);                        System.out.println("执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName());                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };            threadPoolExecutor.execute(run);        }    }

有返回值的demo:

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2,2,10, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(2),new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        List<Future<String>> result = new ArrayList<Future<String>>();        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Callable call = new Callable(){                @Override                public String call() throws Exception {                    try {                        Thread.sleep(10);                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                    return "执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName();                }            };            Future<String> objectFuture = threadPoolExecutor.submit(call);            //此处不能直接等着输出返回值,若是直接在此处输出结果值,则线程池就变成串行化的了           //System.out.println(objectFuture.get());            //需要使用一个集合来接收各个线程的处理结果值            result.add(objectFuture);        }        for(int i = 0;i < result.size() ;i++) {            System.out.println(result.get(i).get());        }    }

注意:有返回值的情况,返回的结果值需要定义一个集合来接收,不能在submit提交任务后就等着输出返回值,或者调用返回值,若是有这样的操作,会使多线程的执行变成串行化,因为线程一提交完,程序就等着输出线程一的返回值,此时线程二提交,需要排队在线程一执行完输出结果后才会去执行。

十.判断线程池是否执行完毕

​ 在很多场景下,我们都需要判断线程池是否已经执行完所有的任务,只有执行完所有的任务,我们再接着往下执行其他处理,例如需要对线程池处理的所有数据进行二次计算或者汇总,都是需要判断线程池是否已经处理完任务。例如下面代码就是存在线程池还没有处理完,就执行了主线程的后续代码:

   public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2,                2,                10,                TimeUnit.SECONDS,                new LinkedBlockingQueue<>(2),                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Runnable call = new Runnable(){                @Override                public void run() {                    try {                        Thread.sleep(10);                        System.out.println("执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName());                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };           threadPoolExecutor.execute(call);        }        System.out.println("所有任务执行完成");    }

程序输出结果:
在这里插入图片描述
1.isTerminated

​ 我们可以使用线程池的终止状态(TERMINATED)来判断线程池的任务是否已经全部执行完,想让线程池的状态发生变化,我们需要调用关闭线程池shutdown的方法,不然线程池会一直处于RUNNING运行状态。

来看一个demo:

   public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2,                2,                10,                TimeUnit.SECONDS,                new LinkedBlockingQueue<>(2),                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Runnable call = new Runnable(){                @Override                public void run() {                    try {                        Thread.sleep(10);                        System.out.println("执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName());                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };           threadPoolExecutor.execute(call);        }        //关闭线程池        threadPoolExecutor.shutdown();        while(!threadPoolExecutor.isTerminated()){  //如果没有中断就一直cas自旋等待        }        System.out.println("所有任务执行完成");    }

分析之前先来看ThreadPoolExecutor中定义的线程池5个状态:
在这里插入图片描述
RUNNING:运行状态,可以处理任务;

SHUTDOWN:关闭状态,此时线程池不能接受新的任务,他会等待所有排队任务执行完毕;

STOP:阻断状态,此时线程不接受新的任务,不处理排队任务,并且尝试终止正在执行的任务;

TIDYING:整理状态,此时工作的线程为0,尝试执行终止线程池的钩子函数;

TERMINATED:终止状态,已完成线程池终止。

当执行线程池的shutdown()方法时,则线程池处于SHUTDOWN状态,此时线程池不能接受新的任务,它会等待所有的排队任务执行完毕;当调用了shutdownNow()方法时,则线程池处于STOP,此时线程池不能接受新的任务,并且会去尝试终止正在执行的任务。

2.getCompletedTaskCount

可以通过获取线程池的计划执行数、已执行完成数来判断线程池是否已执行完所有任务,如果计划执行数=已执行完成数,则线程池已经执行完成,否则未执行完成。

来看demo:

   public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2,                2,                10,                TimeUnit.SECONDS,                new LinkedBlockingQueue<>(2),                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Runnable call = new Runnable(){                @Override                public void run() {                    try {                        Thread.sleep(10);                        System.out.println("执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName());                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };           threadPoolExecutor.execute(call);        }        //判断计划执行任务数与已经执行完任务数是否相等来控制        while(threadPoolExecutor.getTaskCount() != threadPoolExecutor.getCompletedTaskCount()){        }        System.out.println("所有任务执行完成");    }

getTaskCount():获取计划执行的任务总数,因为线程和任务总是动态变化的,有可能在调用此方法的时候并发新加入了任务,因此返回的值只是一个近似值;

getCompletedTaskCount():获取已经完成任务的总数,因为线程和任务总是动态变化的,有可能在调用此方法的时候并发完成了任务,因此返回的值只是一个近似值。

3.CountDownLatch

相当于计数器,我们创建一个包含N个任务的计数器,当有任务完成时,计数器减1,直到计数器减为0时,代表所有任务都执行完成了。CountDownLatch创建之后,只能使用一次,不能重复使用。

来看demo:

  public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2,                2,                10,                TimeUnit.SECONDS,                new LinkedBlockingQueue<>(2),                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        //创建一个计数器        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Runnable call = new Runnable(){                @Override                public void run() {                    try {                        Thread.sleep(10);                        System.out.println("执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName());                        //计数器减1                        countDownLatch.countDown();                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };           threadPoolExecutor.execute(call);        }        //阻塞等待,计数器的数量为0,才往下执行        countDownLatch.await();        System.out.println("所有任务执行完成");    }

countDownLatch.countDown():计数器减去1;

countDownLatch.await():阻塞等待,计数器的数量为0,才往下执行,其它处理业务代码可以在await()方法之后执行。

4.CyclicBarrier

与CountDownLatch类似,可以理解为一个可以重复使用的循环计数器,可以调用reset方法将自己重置为初始状态。

来看demo:

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, BrokenBarrierException {        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(10,                10,                10,                TimeUnit.SECONDS,                new LinkedBlockingQueue<>(10),                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        //创建一个计数器        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(6, new Runnable() {            @Override            public void run() {                System.out.println("所有任务执行完成");            }        });        for(int i = 0; i < 6;i ++) {            Runnable call = new Runnable(){                @Override                public void run() {                    try {                        Thread.sleep(1);                        System.out.println("执行当前任务的线程:"+Thread.currentThread().getName());                        cyclicBarrier.await();                    } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };           threadPoolExecutor.execute(call);        }    }

构造方法可以传递两个参数,第一个是计数器的数量,第二个是当计数器为0时,执行的事件回调方法;调用await方法时,计数器减1,线程阻塞,当计数器减为0后,才放这些线程继续往下执行,同一批次通过栅栏。

十一.项目实战使用案例

​ 根据查询到需要处理数据的条数,来建立合适的线程池,使用CountDownLatch标识数据是否处理完。

service层
private Object getItemList(DoravisPages doravisPages) throws Exception {        List<xx> itemIdList = doravisPages.getItemIdList();  //条目id集合        int itemNum = itemIdList.size();        int corePoolSize = 15;        int maximumPoolSize = corePoolSize;        BlockingQueue<Runnable> workQueue = null;        if(itemNum < corePoolSize) {   //数量小于核心线程数            corePoolSize = itemNum;            maximumPoolSize = itemNum;            workQueue =  new SynchronousQueue<Runnable>();    //无缓存队列        } else {            workQueue = new LinkedBlockingDeque<>(itemNum-corePoolSize);   //指定缓冲队列大小,大小为item数量-核心线程数        }        //拒接策略都是主线程执行(不能丢数据),上面的配置要求不会存在拒接的情况        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize,                60, TimeUnit.SECONDS,                workQueue,                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());        List<Future<bb>> results = new ArrayList<Future<bb>>(itemNum);        // 单次计数器        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(itemNum);        for(int i = 0;i < itemIdList.size();i++) {            //这些service都是使用@Autowired注入的service类,传递过去,作为参数在线程类中查询数据使用            OutPutTheadPoolService task = new OutPutTheadPoolService(itemIdList.get(i).getId(),countDownLatch,itemService,interaEventService,apiService,itemChildService);            //接收返回结果值            Future<bb> data = threadPoolExecutor.submit(task);            //结果值添加到集合中            results.add(data);        }        countDownLatch.await();        //等待线程执行完毕        threadPoolExecutor.shutdown(); //关闭线程池        List<bb> itemList = new ArrayList<bb>(itemNum);        for(int k = 0; k < results.size();k++) {            itemList.add(results.get(k).get());        }        return itemList;    }

2.线程处理类,实现Callable接口

public class OutPutTheadPoolService implements Callable<bb> {    private final Integer itemId;    private CountDownLatch countDownLatch;    private final ItemService itemService;    private final InteraEventService interaEventService;    private final ApiService apiService;    private final ItemChildService itemChildService;    //接收参数    public OutPutTheadPoolService(Integer itemId,CountDownLatch countDownLatch,ItemService itemService,InteraEventService interaEventService,ApiService apiService,ItemChildService itemChildService) {        this.itemId = itemId;        this.countDownLatch = countDownLatch;        this.doravisPageItemService = doravisPageItemService;        this.doravisInteraEventService = doravisInteraEventService;        this.doravisApiService = doravisApiService;        this.doravisPageItemChildService = doravisPageItemChildService;    }    @Override    public bb call() throws Exception {        bb bb = new bb();        //查询item信息        aa aa = doravisPageItemService.getPageItemById(itemId);        BeanUtils.copyProperties(aa,bb);        String json = "{itemId:"+itemId+"}";        //查询事件集合        List<cc> eventList = interaEventService.getPreviewEventListByItemId(json);        bb.setEventList(eventList);               if(2 == bb.getAssessType() && null != bb.getApiId()) {            Api api = apiService.getDoravisApiById(bb.getApiId());            bb.setDoravisApi(api);        }        //执行完一个任务,计数器减1        countDownLatch.countDown();        return bb;    }}

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