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Java线程池简介

在计算领域,线程池由一组预先分配的线程组成,这些线程擅长按需执行任务。使用线程池可以大大减少资源消耗,因为每次需要线程时,应用程序都不会创建新的线程。

相反,一个准备就绪或可运行的线程(线程池中的线程)会被分配执行任务,然后执行新任务。运行时,任务会分配给线程池中的一个线程,然后执行。

在本教程中,我们将讨论Java线程池的工作原理以及如何在应用程序中使用它们。

什么是线程池?

顾名思义,线程池由一组可在必要时运行的线程组成。线程池中线程的大小和数量取决于你希望同时运行多少个任务。

线程池还可用于以受控方式执行任务,例如,限制并发执行的数量或优先执行某些任务。此外,线程池还可以使用任务队列,这有助于确保关键任务不会因为缺乏可用线程而延迟。

您可以在我们的教程中了解有关线程的更多信息:Java中使用线程简介

为何使用线程池?

在某些情况下,拥有多个执行线程是非常有用的。例如,开发人员可能希望执行独立于应用程序或服务主线程的后台任务。在这种情况下,开发人员可以使用单独的线程执行后台任务,而不必担心阻塞主线程的执行。

不过,创建新线程会产生相关开销,在处理大量数据时会导致内存使用量增加和执行速度变慢。此外,考虑到每次在线程间切换(也称为上下文切换)时,由于上下文切换、CPU 缓存刷新以及其他一些幕后工作(如将不同堆栈加载到内存中等),都会对性能造成影响。

如果上下文切换频繁和/或这些缓存被刷新的频率过高,那么性能就会大打折扣,因为在这些缓存中等待的时间将多于在缓存中实际执行有用工作的时间。线程池允许我们控制在任何给定时间使用多少线程,同时还能管理线程的生命周期,从而让开发人员避免上述两个问题。

线程池允许任务并发执行,并提供一种机制来控制在任何给定时间内处于活动状态的线程数量,从而提高应用程序的性能。使用线程池可以大大减少应用程序所需的线程数量,从而降低资源消耗并显著提高性能。

使用线程池有哪些优势

在编写Java代码时,使用线程池比自己创建和管理线程有很多优势。

线程池可以重复使用线程,避免每次执行任务时创建新线程的开销,从而帮助提高应用程序的性能。线程池还可以将任务排成队列,一旦有线程可用就立即执行,从而确保任务得到及时执行。

使用线程池的另一个好处是,它可以让你从容应对需要执行的任务多于可用线程的情况,从而使代码更加健壮。在这种情况下,线程池会简单地将任务排队,直到有可用线程来执行这些任务。

阅读:Java多线程简介

如何创建线程池

java.util.concurrent包提供了几个可用于此目的的类,包括Executors类和ThreadPoolExecutor类。

使用Executor类是创建线程池的最简单方法,但ThreadPoolExecutor类提供了更多灵活性和控制。

请参阅下面的代码列表,了解如何使用ExecutorService类在Java中创建线程池:

import java.util.concurrent.*;
public class MyThreadPool {
	public static void main(String[] args) {
	// Create a fixed-size thread pool with three threads
	ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
	// Submit a task to the executor
	executorService.submit(new Runnable() {
		public void run() {
			// Write your custom code here...
			System.out.println("Inside run method...");
		}
	});
	executorService.shutdown(); // Shut down the executor service
	}
}

ThreadPoolExecutor类的实例可以使用其中一个静态工厂方法创建,如newFixedThreadPool()或 newCachedThreadPool()。创建ThreadPoolExecutor后,可通过调用其execute()方法来执行任务。请注意,提交给ThreadPoolExecutor的任务必须是RunnableCallable接口的实例。

请参阅下面的代码列表,了解如何使用ThreadPoolExecutor类在Java中创建线程池:

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MyThreadPool 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = (ThreadPoolExecutor) Executors.newFixedThreadPool(2);
	    for (int i = 1; i <= 5; i++) 
        {
            MyTask task = new MyTask("Task " + i);
            threadPoolExecutor.execute(task);
        }
        threadPoolExecutor.shutdown();
    }
}
public class MyTask implements Runnable {
    public void run() {
       System.out.println("Executing the run() method...");
    }
}

线程池使用案例

线程池通常用于服务器应用程序,通过创建一个线程池(具有最大阈值)来按需服务请求,而不是为每个请求创建一个新线程,从而提高性能。

例如,Web服务器利用线程池为请求提供服务。当有新请求到达时,Web服务器可以创建一个新线程来处理该请求。通过使用线程池,Web服务器可以确保始终有足够的线程来处理传入的请求。

何时不使用线程池

如果您的应用程序不需要处理很多线程,就可以避免使用线程池。创建和销毁线程都需要时间,因此在这种情况下使用线程池只会增加开销,而没有明显的好处。此外,线程池本身也会消耗资源。

开发人员不希望使用线程池的另一种情况是,如果您的应用程序需要执行无关操作的线程。例如,一个线程处理用户事件,另一个线程执行业务逻辑,还有一个线程打印数据。

如果应用程序将长时间阻塞,程序员就不应该使用线程池。在这种情况下不应该使用线程池,因为如果阻塞的线程过多,任务根本无法启动。

总结

通过重复使用线程,避免为每个任务创建新线程的开销,线程池是提高 Java 应用程序响应速度的好方法。线程池不仅能为一个或多个线程预先分配资源,还能限制特定时间点使用的线程数量。

本文翻译于An Introduction to Thread Pools in Java

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