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线程池-抢票系统性能优化

article 2025/2/13 2:49:54

文章目录

- 引言-购票系统
- 线程池
- - 购票系统-线程池优化
- 池化 vs 未池化

引言-购票系统

public class App implements Runnable {
    private static int tickets = 100;
    private static int users = 10000;

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

    public void run() {
        try {
            lock.lock();
            reduceTickets(); // 减票
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    private void reduceTickets() {
        if (tickets <= 0) return;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到第" + tickets-- + "票");
    }

    private static void initTask(){
        App task = new App();
        Thread[] threads = new Thread[users];
        for (int i = 0; i < users; i++) {
            threads[i] = new Thread(task, "用户" + i);
            threads[i].start();
        }

        // 等待所有线程执行完毕
        for (Thread thread : threads) {
            try {
                thread.join();   // 让主线程等待该子线程执行完成后再继续
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        // 初始化任务
        initTask();

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("程序执行时间: " + (endTime - startTime) + " 毫秒");
    }
}

在前面，我们通过创建多个线程模拟抢票场景，并且使用加锁的方式解决了车票超卖的问题。

每次创建一个线程，都需要执行如下步骤：

手动创建一个线程对象
执行任务
执行完毕，释放线程对象

‼️当用户量较大时，就需要频繁的创建线程对象、释放线程对象，十分麻烦。

解决方案，则是引入线程池。

线程复用：在线程池中初始化指定数量的核心线程数，用户需要时直接使用线程，不需要重新创建一个新的线程对象，实现对象的复用。
线程回收：执行完任务之后，线程不会销毁，而是放回线程池中继续等待使用。
提高系统的响应速度，线程的利用率。

线程池

Java线程池是一种用于优化线程使用和管理的工具，它通过复用一定数量的线程来执行多个任务，从而减少了创建和销毁线程的开销，提高了程序的性能和响应速度。

Java中的线程池是通过java.util.concurrent包下的Executor接口及其子类来实现的。

以下是一些关键的类和接口，用于在Java中创建和使用线程池：

Executor接口：这是一个基础接口，用于执行提交的任务。
ExecutorService接口：扩展了Executor接口，添加了用于管理执行器生命周期的方法，如关闭线程池。
ThreadPoolExecutor类：是ExecutorService的一个实现，它允许更详细地配置线程池。
Executors类：提供了创建线程池的工厂方法。

以下是几种常见的线程池类型，可以通过Executors类来创建：

FixedThreadPool：固定数量的线程池，适用于负载比较重的服务器。
SingleThreadExecutor：只有一个线程的线程池，适用于需要保证顺序执行的场景。
CachedThreadPool：根据需要创建新线程的线程池，适用于执行很多短期异步任务的程序。
ScheduledThreadPool：用于执行定时任务或周期性任务。

购票系统-线程池优化

初始化：线程池将根据预设配置初始化一定数量的核心线程。
新增线程：当任务提交量超过核心线程数时，系统会按需创建额外的工作线程以处理新增的任务负载。
最大线程数：若当前活跃的线程数目已达到设定的最大值，新到达的任务会被安排进入等待队列中暂存。
拒绝策略：在等待队列也达到了其容量上限的情况下，对于后续继续提交的新任务，线程池将依据预定义的拒绝策略进行处理，即不再接受新的任务请求。

public class ThreadPool implements Runnable {
    private static int tickets = 100;
    private static int users = 200000;
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

    public void run() {
        try {
            lock.lock();
            reduceTickets(); // 减票
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    private void reduceTickets() {
        if (tickets <= 0) return;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到第" + tickets-- + "票");
    }

    private static void initTask(){
        // 创建线程池
        ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(
                5,    // 核心线程数
                16,   // 最大线程数
                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  // 线程空闲时间
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>() // 任务队列
        );

        // 创建任务
        ThreadPool task = new ThreadPool();
        for (int i = 0; i < users; i++) {
            pool.submit(new Thread(task, "用户" + i));
        }

        // 执行完毕，关闭线程池
        pool.shutdown();
        try {
            // 等待所有线程执行完毕
            if (!pool.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS)) {
                pool.shutdownNow(); // 超时强制关闭
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        // 初始化任务
        initTask();

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("程序执行时间: " + (endTime - startTime) + " 毫秒");
    }
}