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ThreadPoolExecutor的原理?

article 2025/1/17 6:15:00

ThreadPoolExecutor 是 Java 并发包 (java.util.concurrent) 中最常用的实现之一，用于管理和复用一组线程以执行任务。理解 ThreadPoolExecutor 的原理有助于更好地使用和配置线程池。以下是 ThreadPoolExecutor 的核心工作原理：

1. 核心参数

要配置 ThreadPoolExecutor，需要了解以下几个核心参数：

corePoolSize：核心线程池大小，即线程池在没有空闲线程的情况下，创建新线程的最大数目。
maximumPoolSize：最大线程池大小，即在任务队列满的情况下，为处理任务所能创建的最大线程数。
keepAliveTime：线程空闲时间，即非核心线程在没有新任务到达后可以存活的最大时间。
unit：上述空闲时间的单位。
workQueue：任务队列，存放待执行的任务。
threadFactory：用于创建新线程。
handler：拒绝策略，当任务无法被执行时使用。

2. 工作原理

ThreadPoolExecutor 的工作原理可以总结为以下几个阶段：

提交任务

当任务被提交到线程池时，会经历以下步骤：

如果当前运行的线程少于 corePoolSize，即使有空闲线程，也会新建一个线程处理任务。
如果当前运行的线程数量达到了 corePoolSize，会将任务加入到任务队列 workQueue 中。
如果任务队列已满且当前运行的线程数量小于 maximumPoolSize，则会新建线程处理任务。
如果任务队列已满且当前运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，则会根据拒绝策略 handler 处理新提交的任务。

执行任务

核心线程：始终存活，即使它们在 keepAliveTime 内空闲。
非核心线程：在 keepAliveTime 内空闲会被终止和回收。

示例代码

下面是一个简单的 ThreadPoolExecutor 示例：

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolExecutorExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程池，有以下参数
        int corePoolSize = 2;
        int maximumPoolSize = 4;
        long keepAliveTime = 10;
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(2);
        ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
        RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();

        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                corePoolSize,
                maximumPoolSize,
                keepAliveTime,
                unit,
                workQueue,
                threadFactory,
                handler);

        // 提交任务
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int taskNumber = i;
            threadPool.submit(() -> {
                try {
                    System.out.println("Task " + taskNumber + " is running by " + Thread.currentThread().getName());
                    Thread.sleep(2000);
                    System.out.println("Task " + taskNumber + " is completed by " + Thread.currentThread().getName());
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        threadPool.shutdown();
        try {
            if (!threadPool.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
                threadPool.shutdownNow();
            }
        } catch (InterruptedException ex) {
            threadPool.shutdownNow();
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}