概述
线程池技术想必大家都不陌生把，相信在平时的工作中没有少用，而且这也是面试频率非常高的一个知识点，那么大家知道它的实现原理和细节吗？如果直接去看jdk源码的话，可能有一定的难度，那么我们可以先通过手写一个简单的线程池框架，去掌握线程池的基本原理后，再去看jdk的线程池源码就会相对容易，而且不容易忘记。
线程池框架设计
我们都知道，线程资源的创建和销毁并不是没有代价的，甚至开销是非常高的。同时，线程也不是任意多创建的，因为活跃的线程会消耗系统资源，特别是内存，在一定的范围内，增加线程可以提高系统的吞吐率，如果超过了这个范围，反而会降低程序的执行速度。
因此，设计一个容纳多个线程的容器，容器中的线程可以重复使用，省去了频繁创建和销毁线程对象的操作, 达到下面的目标：
- 降低资源消耗，减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务
- 提高响应速度，当任务到达时，如果有线程可以直接用，不会出现系统僵死
- 提高线程的可管理性，如果无限制的创建线程，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控
线程池的核心思想： 线程复用，同一个线程可以被重复使用，来处理多个任务。
为了实现线程池功能，需要考虑下面几个设计要点：
- 线程池可以接口外部提交的任务执行
- 线程池有工作线程的数量，有任务执行，没有任务也空闲在那，等待任务过来，这样既避免线程频繁创建销毁带来的开销，同时也可以避免线程池无限制的创建线程
- 如果线程池接受提交的任务超过工作线程的数量了，该怎么办？可以用一个队列把任务存下来，等工作线程完成任务后去队列中获取任务，执行
- 那如果任务实在是太多太多了，达到了我们认为的队列最大值，怎么办，我们可以设计一种任务太多的策略，可以进行切换，比如直接丢弃任务、报错等等
看了上面的设计目标和要点，是不是能立刻想到一个非常经典的设计模型——生产者消费者模型。
- 阻塞队列存储执行任务，比如外部main函数作为生产者向队列生产任务。
- 线程池中的工作线程作为消费者获取任务执行。
现在我们将我们的设计思路转换为代码。
代码实现
阻塞队列的实现
- 阻塞队列主要存放任务，有容量限制
- 阻塞队列提供添加和删除任务的API, 如果超过容量，阻塞不能添加任务，如果没有任务，阻塞无法获取任务。
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- put()方法是向阻塞队列中添加任务
- take()方法是向阻塞队列中获取任务
线程池消费端实现
1.定义执行器接口
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | /** * <p>定义一个执行器的接口：</p> * * @author: cxw (332059317@qq.com) * @date: 2022/10/18 12:31 * @version: 1.0.0 */public interface Executor { /** * 提交任务执行 * @param task 任务 */ void execute(Runnable task);} |
2.定义线程池类实现该接口
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- Worker类是工作线程类，包装了执行任务，里面实现了从队列获取任务，然后执行任务。
- execute方法的实现中，如果工作线程数量小于阈值的话，直接创建新的工作线程，否则将任务添加到队列中。
3.演示
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | @Test public void testThreadPool1() throws InterruptedException { Executor executor = new ThreadPool(2, 4); // 提交任务 for (int i = 0; i { try { Thread.sleep(10); log.info("run task {}", j); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); Thread.sleep(10); } Thread.sleep(10000); } |
运行结果：
获取任务超时设计
目前从队列中获取任务是永久阻塞等待的，可以改成阻塞一段时间没有获取任务，丢弃的策略。
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新加TimeoutBlockingQueue类，添加offer和poll待超时的添加和获取任务的方法。
拒绝策略设计
目前的实现还是有个漏洞，无法自定义任务超出阈值的一个拒绝策略，我们可以通过利用函数式编程+策略模式去实现。
1.定义策略模式的函数式接口
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | /** * <p>拒绝策略的函数式接口：</p> * * @author: cxw (332059317@qq.com) * @date: 2022/10/18 13:15 * @version: 1.0.0 */@FunctionalInterfacepublic interface RejectPolicy<t> { /** * 拒绝策略的接口 * @param queue * @param task */ void reject(BlockingQueue<t> queue, T task);}</t></t> |
2.添加函数式接口的调用入口
我们可以在阻塞队列添加任务新加一个api, 添加任务如果超过容量，调用函数式接口。
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3.修改ThreadPool类
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通过构造方法的方式传入要执行的拒绝策略
调用tryPut方法添加任务
4.演示
以上就是Java实现手写一个线程池的示例代码的详细内容，更多关于Java线程池的资料请关注IT俱乐部其它相关文章！
