Java多线程 ThreadPoolExecutor示例

Java提供了ThreadPoolExecutor类，它是一种高度优化的多线程执行器，可以管理线程池、执行线程任务和控制线程池的大小和生命周期等

ThreadPoolExecutor类的参数

• corePoolSize：核心线程池大小，即线程池中始终存在的线程数量，除非设置了allowCoreThreadTimeOut参数，默认情况下，即使空闲，核心线程也不会被回收。
• maximumPoolSize：线程池的最大线程数，即可以同时执行的最大线程数量。
• keepAliveTime：非核心线程的空闲存活时间，当非核心线程空闲时间超过这个时间，就会被回收。
• unit：keepAliveTime的时间单位。
• workQueue：任务队列，用于存储等待执行的任务，有多种实现方式，例如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue等。
• threadFactory：用于创建新线程的工厂类，可以自定义线程名称、线程优先级等属性。
• handler：线程池的拒绝策略，当线程池已经达到最大线程数，并且任务队列已经满了，新的任务将被拒绝执行，可以设置拒绝策略来处理这种情况。

核心线程数和最大线程数设置

• CPU密集型任务:CPU密集型任务的特点是线程在执行任务时会一直利用CPU，对于这种情况要尽可能的避免发生线程上下文的切换。一般来说对于CPU密集型任务设置线程数为CPU核心数+1。
• IO密集型任务:线程在执行IO密集型任务时,可能大部分时间都浪费在阻塞IO上了，所以对于IO密集型任务来说我们通常会设置线程数为CPU核心数*2。不过这样子也不一定是最佳的，我们可以通过公式来进行计算:线程数 = CPU 核心数 *（1+平均等待时间/平均工作时间）,尽可能的还要根据压缩来进行调整。

ThreadPoolExecutor实例

public class CustomThreadPoolDemo  {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程池，大小为3，最大线程数为6，空闲线程存活时间为5秒，使用自定义线程工厂和拒绝策略
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 5, TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(10), new CustomThreadFactory(), new CustomRejectedExecutionHandler());
        // 提交10个任务
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executor.submit(new Task(i));
        }
        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
    static class Task implements Runnable {
        private int taskId;
        public Task(int taskId) {
            this.taskId = taskId;
        }
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Task " + taskId + " is running in thread " + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Task " + taskId + " is done.");
        }
    }
    static class CustomThreadFactory implements java.util.concurrent.ThreadFactory {
        private int count = 1;
        @Override
        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(r);
            t.setName("CustomThreadPool-" + count++);
            return t;
        }
    }
    static class CustomRejectedExecutionHandler implements java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler {
        @Override
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
            System.out.println("Task " + ((Task) r).taskId + " is rejected.");
        }
    }
}

说明：创建了一个大小为3，最大线程数为6，空闲线程存活时间为5秒的线程池，任务队列的大小为10，使用了自定义的线程工厂和拒绝策略。然后提交了10个任务，每个任务输出了当前线程的名称，并休眠了3秒钟。当程序执行时，可能会出现任务被拒绝执行的情况，拒绝策略会输出任务被拒绝的信息。

ThreadPoolExecutor提供了两种执行任务的方法:

Future<?> submit(Runnable task)
void execute(Runnable command)

实际上submit中也是调用了execute方法

public Future<?> submit(Runnable task) {
    if (task == null) throw new NullPointerException();
    RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
    execute(ftask);
    return ftask;
}

使用线程池的原因

• 线程创建和销毁的开销较大，每个线程都需要占用一定的内存和系统资源。如果频繁地创建和销毁线程，会导致系统的性能下降。
• 手动管理线程容易出现线程安全和资源竞争的问题，例如，多个线程同时访问共享变量可能导致数据不一致或者死锁等问题。
• 如果并发访问的线程数量很大，可能会导致系统资源不足，例如，内存不足或者CPU过度使用等问题。