Java实现一个简单的线程池代码示例
一、线程池的模式
线程池顾名思义就是管理线程的一个池子，我们把创建线程的过程交给线程池来处理，而这个线程池当中的线程都会从阻塞队列当中取获取任务执行。
我们不在直接把任务的创建过程写到我们初始化的线程对象中，而是通过调用线程池的execute()方法，同时把我们的具体任务交作为参数传给线程池，之后线程池就会把任务添加到阻塞队列当中，而线程池当中的线程会从阻塞队列当中获取任务并执行。
二、线程池的一些参数
- corePoolSize：线程池核心线程大小，即最小线程数（初始化线程数）。线程池会维护当前数量的线程在线程池中，即使这些线程一直处于闲置状态，也不会被销毁，除非设置了allowCoreThreadTimeOut。
- maximumPoolSize：线程池最大线程数量。当任务提交到线程池后，如果当前线程数小于核心线程数，则会创建新线程来处理任务；如果当前线程数大于或等于核心线程数，但小于最大线程数，并且任务队列已满，则会创建新线程来处理任务。
- keepAliveTime：空闲线程的存活时间。当线程池中的线程数量大于核心线程数且线程处于空闲状态时，在指定时间后，这个空闲线程将会被销毁，从而逐渐恢复到稳定的核心线程数数量。
- unit：keepAliveTime的存活时间的计量单位，通常使用TimeUnit枚举类中的方法，如TimeUnit.SECONDS表示秒级。
- workQueue：任务队列。用于存放等待执行的任务，常见的实现类有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
- threadFactory：线程工厂。用于创建新的线程，可以自定义线程的名称、优先级等。
- handler：拒绝策略。当任务无法执行（如线程池已满）时，可以选择的策略有：AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardOldestPolicy（丢弃最老的任务）、DiscardPolicy（无声丢弃）。
三、代码实现
因为我们只是简单的实现，所以有一些情况和实际不太相似。
1.BlockingQueue
先来看看我们阻塞队列当中的一些参数，为了在多线程环境下防止并发问题，我使用了ReentrantLock，使用它的目的是为了创建多个不同的阻塞条件。
在我们调用一个对象的await()方法后，我们的当前线程就会加入到一个特定的队列当中去等待，直到有调用了这个对象的notify()方法后才会从这个队列中抽取一个线程唤醒。
举个例子，我们去医院的时候，一个医生同一时间只能看一个病人，剩下的人都只能等待，如果只有一个大厅的话，看不同病的病人都只能等待在一个候诊室中。使用ReentrentLock的意思就是为了创建多个不同的候诊室，将不同医生的病人分开在不同的候诊室当中。
//1.阻塞队列
private Deque<T> deque = new ArrayDeque<>();
//2.实现阻塞的锁
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
//3. 生产者等待条件
private Condition fullWaitSet = lock.newCondition();
//4.消费者等待条件
private Condition emptyWaitSet = lock.newCondition();
//5.阻塞队列的大小
private int CAPACITY;在自定义的阻塞队列中，我使用了一个双向队列来存储任务，并且设置了一个队列大小的属性，在我们创建这个队列的时候我们可以进行初始化。
先来看看阻塞队列任务的添加过程。这个逻辑并不难，我们在代码的上方上锁，在finally中解锁。如果这时我们的队列是满的，就无法在继续添加任务了，这个时候我们就把当前线程挂起（注意我们的挂起条件）。如果队列不是满的话那我们就加入到队尾，同时把另一类挂起的线程唤醒（这类线程在队列为空的时候挂起，等待任务的添加）。
// 生产者放入数据
public void put(T t) {
lock.lock();
try {
while (deque.size() == CAPACITY) {
fullWaitSet.await();
}
deque.addLast(t);
emptyWaitSet.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}在看看我们取任务的过程。同样加锁，当我们的队列为空的时候，线程挂起，等待任务的添加之后线程唤醒，如果队列不为空的话，我们从队列头部取出一个任务，并且唤起一类线程（这类线程在任务已经满了的时候无法在添加任务了，进行挂起，等待队列不为满）。
// 消费者从线程池当中获取任务
public T take(){
T t = null;
lock.lock();
try {
while(deque.size() == 0){
emptyWaitSet.await();
}
t = deque.removeFirst();
fullWaitSet.signal();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
return t;
}我们上边的代码展示的队列的存取的过程都是死等状态，什么是死等状态？就是任务添加不进去或者取不出来的时候，线程会被一直挂起。真实并不是如此，这里只是简单的展示。
阻塞队列需要的就是这两个存取的过程。
2.ThreadPool
先看看线程池当中的属性。把刚才创建的任务队列加进去，因为线程池要时常和任务队列沟通。然后创建了一个HashSet结构用于存储我们的线程。下边的都是我们线程池需要的一些参数了，拒绝策略在这里没有写。
// 任务队列
private BlockedQueue<Runnable> taskQueue;
// 线程集合
private HashSet<Worker> workers = new HashSet<>();
//核心线程数
private int coreSize;
// 超时时间
private int timeout;
// 超时单位
private TimeUnit timeUnit;
来看看我们的线程池是如何工作的吧，可以看到我们线程池保存的是Worker对象，我们来看看这个Worker对象是干啥的。这个Worker对象实现了Runnable接口，我们可以把这个类当作线程类，这个类中有一个task属性，因为我们线程池当中的线程是要获取任务执行的，这个任务就用这个task属性代表。
这个Worker类一直在干一件事情，就是不断地从我们的任务队列当中获取任务（Worker类是ThreadPool的内部类），如果获取的任务不为空的话就执行任务，一旦没有任务可以执行那么就把当前的线程从线程池当中移除。
class Worker implements Runnable{
private Runnable task;
public Worker(Runnable task){
this.task = task;
}
@Override
public void run() {
while(task!=null || (task = taskQueue.take())!=null){
System.out.println("取出的任务是"+task);
try {
task.run();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
task = null;
}
synchronized (workers){
workers.remove(this);
}
}
}
}那什么时候用到这个Worker类呢？当我们调用ThreadPool中的execute()方法时，线程池中的线程会就调用这个run()方法。
来看我们的execute()方法。当我们的线程数小于我们的核心线程数的时候，我们可以直接创建一个新的线程，并且把我们的任务直接交给这个核心线程。反之我们不能创建，而是把任务添加到我们的任务队列当中，等待核心线程去执行这个任务。
// 任务执行
public void execute(Runnable task){
synchronized (workers){
if(workers.size() < coreSize){
// 创建核心线程
Worker worker = new Worker(task);
workers.add(worker);
Thread thread = new Thread(worker);
thread.start();
}else {
taskQueue.put(task);
}
}
}写完了上边的代码我们测试一下。
public static void main(String[] args) {
ThreadPool threadPool = new ThreadPool(2,10,TimeUnit.MILLISECONDS,10);
for(int i = 0;i<12;i++){
int j = i;
threadPool.execute(()->{
System.out.println("当前线程"+Thread.currentThread().getName()+"task "+j+" is running");
try {
Thread.currentThread().sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
}
方法运行了之后，即使任务全部执行，线程也不会结束。这是因为我们的worker类中的run方法调用了任务队列的take()方法，而take方法是会一直挂起的。
我们现在换一种带超时获取，在规定时间内获取不到任务就自动结束任务。这时候就用到我们传入的时间参数了，我们不再调用await()方法了，而是调用awaitNanos()方法，方法可以接收一个时间参数，这个方法可以消耗我们的nanos时间，在这个时间内如果获取不到的话线程就不在挂起了，这时还会进入到我们的while循环当中，判断我们的nanos是不是被消耗完了，如果被消耗完了就说明在规定时间内获取不到任务，直接return结束线程。
// 带超时获取
public T poll(int timeout,TimeUnit timeUnit){
T t = null;
lock.lock();
try {
long nanos = timeUnit.toNanos(timeout);
while(deque.size() == 0){
if(nanos <= 0){
return null;
}
nanos = emptyWaitSet.awaitNanos(nanos);
}
t = deque.removeFirst();
fullWaitSet.signal();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
return t;
}修改Worker类。
class Worker implements Runnable{
private Runnable task;
public Worker(Runnable task){
this.task = task;
}
@Override
public void run() {
while(task!=null || (task = taskQueue.poll(timeout,timeUnit))!=null){
System.out.println("取出的任务是"+task);
try {
task.run();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
task = null;
}
synchronized (workers){
workers.remove(this);
}
}
}
}
现在就可以正常结束了。
四、拒绝策略
全部代码如下。要使用拒绝策略，我们定义一个函数式接口，同时写一个参数传给线程池，参数的具体内容就是拒绝策略的拒绝方法，是我们自己定义的。
同时我们的execute()方法不在使用put来添加任务了，而是使用tryPut，如果大家对这一块感兴趣的话，可以在bilibili上观看黑马程序员的课程学习一下。
/**
* 自定义线程池
*/
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
ThreadPool threadPool = new ThreadPool(2,10,TimeUnit.SECONDS,10,((queue, task) -> {queue.put(task);}));
for(int i = 0;i<12;i++){
int j = i;
threadPool.execute(()->{
System.out.println("当前线程"+Thread.currentThread().getName()+"task "+j+" is running");
try {
Thread.currentThread().sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
}
}
/**
* 拒绝策略
*/
@FunctionalInterface
interface RejectPolicy<T>{
void reject(BlockedQueue<T> queue,T task);
}
/**
* 阻塞队列
*/
class BlockedQueue <T>{
//1.阻塞队列
private Deque<T> deque = new ArrayDeque<>();
//2.实现阻塞的锁
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
//3. 生产者等待条件
private Condition fullWaitSet = lock.newCondition();
//4.消费者等待条件
private Condition emptyWaitSet = lock.newCondition();
//5.阻塞队列的大小
private int CAPACITY;
public BlockedQueue(int queueCapacity) {
this.CAPACITY = queueCapacity;
}
// 生产者放入数据
public void put(T t) {
lock.lock();
try {
while (deque.size() == CAPACITY) {
fullWaitSet.await();
}
deque.addLast(t);
emptyWaitSet.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
// 带超时添加
public boolean offer(T t,int timeout,TimeUnit timeUnit) {
lock.lock();
long nanos = timeUnit.toNanos(timeout);
try {
while (deque.size() == CAPACITY) {
if(nanos <= 0){
return false;
}
nanos = fullWaitSet.awaitNanos(nanos);
}
deque.addLast(t);
emptyWaitSet.signal();
return true;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
return true;
}
// 带超时获取
public T poll(int timeout,TimeUnit timeUnit){
T t = null;
lock.lock();
try {
long nanos = timeUnit.toNanos(timeout);
while(deque.size() == 0){
if(nanos <= 0){
return null;
}
nanos = emptyWaitSet.awaitNanos(nanos);
}
t = deque.removeFirst();
fullWaitSet.signal();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
return t;
}
// 消费者从线程池当中获取任务
public T take(){
T t = null;
lock.lock();
try {
while(deque.size() == 0){
emptyWaitSet.await();
}
t = deque.removeFirst();
fullWaitSet.signal();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
return t;
}
public void tryPut(RejectPolicy<T> rejectPolicy, T task) {
lock.lock();
try {
if(deque.size()==CAPACITY){
rejectPolicy.reject(this,task);
}else{
deque.addLast(task);
emptyWaitSet.signal();
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
/**
* 线程池
*/
class ThreadPool{
// 任务队列
private BlockedQueue<Runnable> taskQueue;
// 线程集合
private HashSet<Worker> workers = new HashSet<>();
//核心线程数
private int coreSize;
// 超时时间
private int timeout;
// 超时单位
private TimeUnit timeUnit;
//拒绝策略
private RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy;
// 任务执行
public void execute(Runnable task){
synchronized (workers){
if(workers.size() < coreSize){
// 创建核心线程
Worker worker = new Worker(task);
workers.add(worker);
Thread thread = new Thread(worker);
thread.start();
}else {
// 任务队列
//taskQueue.offer(task,timeout,timeUnit);
taskQueue.tryPut(rejectPolicy,task);
//taskQueue.put(task);
}
}
}
public ThreadPool(int coreSize, int timeout, TimeUnit timeUnit,int queueCapacity,RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy){
this.coreSize = coreSize;
this.timeout = timeout;
this.timeUnit = timeUnit;
this.taskQueue = new BlockedQueue<>(queueCapacity);
this.rejectPolicy = rejectPolicy;
}
class Worker implements Runnable{
private Runnable task;
public Worker(Runnable task){
this.task = task;
}
@Override
public void run() {
while(task!=null || (task = taskQueue.poll(timeout,timeUnit))!=null){
System.out.println("取出的任务是"+task);
try {
task.run();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
task = null;
}
synchronized (workers){
workers.remove(this);
}
}
}
}
}这个代码我自己觉得是有些问题，因为如果我的任务队列大小有10的时候，我给出了13个任务，两个交给核心线程不占任务队列大小，另外10个任务正好占满，剩下一个放不进去，这时就会卡住不输出。---------未解决
总结
到此这篇关于Java实现一个线程池的文章就介绍到这了,更多相关Java实现线程池内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！
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