Java并发核心：线程池使用技巧与实践！ | 多线程篇(五)

环境说明：Windows 10 + IntelliJ IDEA 2021.3.2 + Jdk 1.8

前言

  还是儿时的配方，还是童年的味道，在开启本节内容之前，我们先来温习一下上期《并发编程秘籍：Java线程间通信的深度剖析 | 多线程篇(四)》内容，通过上期的教学内容，我们重点学习了Java线程间通信及通信的各种机制，包括具体如何使用Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法等方法进行线程之间通信，再到如何使用BlockingQueue接口实现多个线程可以同时访问同一个队列实例等等，具体概括如下。

• 线程间通信
• 为什么需要线程间通信？
• 通信方式
• 通信的实现原理
• 应用场景
• 线程间通信的重要性
• wait()、notify() 和 notifyAll()源码解析
• BlockingQueue源码解析

  所以说，在多线程环境中，线程之间往往是需要相互协作，数据共享，以及在满足特定条件时相互通知；况且这些机制也是多线程协作的基础，它们允许线程在共享数据和资源时进行有效的协调，是非常重要且必要的一环，如果还没有学透，可以再好好回顾一下。

  但今天，我们要来学习一个新知识。学习之前，我们先来了解下背景，随着应用程序的复杂性增加，我们经常需要管理大量的线程，如果只是单线程即用完即销毁，那这频繁的创建销毁，大家想想都知道会有啥后果，那有没有可以一劳永逸的方法，能够系统化自动的管理，能够自动的去创建且不需要销毁能够正常等待做到自动分配呢？那我的回答是，必须有！那就不得不提到它了--线程池。哈哈，面对大量线程的使用，这个时候，线程池就要站出来了！顾，今天我们就来学习一波，线程池的概念、作用、运用场景、优势以及它是如何与线程进行紧密结合的，接下来，请听我好好跟你们唠唠，带好自己的小板凳，bug菌老师要开始上课咯。

摘要

  本文我将会深入探讨Java中的线程池概念，包括其优劣、使用场景、创建方式、配置参数以及源码解析等。再者会通过案例分析和应用场景的列举，我们将能更了解线程池的优缺点，并提供实际的场景代码示例和测试案例，以帮助大家更好地理解和应用线程池知识点，带大家从零到一的熟悉它，了解它，以及掌握它。

正文

  接下来，请先毫不犹豫的干了这碗硬汤，纯理论硬核干货，硌牙也得咽下去，如果基础不牢固，往后的学习将会更难下咽。

  对于在如今的程序/软件开发中，多线程编程是提高程序性能和响应能力的关键技术之一，而Java提供了多种并发工具，其中线程池是一个非常重要的组件。它不仅可以帮助我们有效地管理线程资源，还可以提高程序的执行效率。

何为线程池？

  首先，我们先来了解一个概念---线程池，何为线程池？它究竟是何物？？仔细想想其实不难理解，你们随意头脑风暴一下。线程池，顾名思义，就像一个工厂里的工人团队，比如一个工厂有很多工人（线程），但是工作（任务）是随机到来的。如果没有组织，每个任务来了都要找工人来做，这样效率很低，因为工人可能在等待任务的时候闲着，或者任务来了但找不到工人。   线程池就是对这个工人团队进行管理的一种方式。它预先分配一定数量的工人，当有新任务来的时候，线程池会从这些工人中找一个空闲的来完成这个任务。如果所有的工人都在忙，新的任务就得排队等一个工人空闲下来。那这样有啥好处嘞？其实这样的好处很明显，比如：

1. 资源节约：不需要为每个任务都分配一个工人，可以节省资源。
2. 响应快速：任务来了可以快速分配给工人，不需要等待工人被找到。
3. 管理方便：可以统一管理这些工人，比如规定他们工作的时间、休息的时间等。

  简单来说，线程池就是一个预先准备好的、有限数量的线程集合，它们可以被用来执行多个任务，这样可以提高程序的执行效率和资源利用率，这样听我讲完应该就理解了吧。

为什么需要线程池？

  既然清楚了它是个啥，那我们具体知道它为什么被需要？难不成只是为了资源节约而使用？那是不是线程池越多越好？其实都不是，为什么我们需要线程池？是因为在多线程环境中，线程的创建和销毁是一个昂贵的操作，线程池通过重用线程，减少了这种开销，同时提供了一种更加高效的资源管理方式，从而避免大量的线程创建销毁工作。

  线程池，它是一种线程使用的模式，它允许我们重用线程，而不是为每个任务创建和销毁线程。这样可以显著减少线程创建和销毁的开销，提高资源利用率。

  如果上述讲的太硬，那我们可以把这个问题类比为为什么餐厅需要服务员团队来管理顾客的点餐和上菜。

1. 节省资源：如果每个顾客来了都要雇佣一个新的服务员，这会非常浪费人力。线程池通过复用有限的线程来处理多个任务，就像餐厅复用有限的服务员来服务多个顾客一样。

2. 提高效率：当顾客点餐时，如果服务员正在忙，顾客需要等待。但如果有一个服务员团队，可以快速响应顾客的需求，提高服务效率。线程池允许快速分配任务给空闲的线程，避免了任务等待处理的时间。

3. 避免过载：如果餐厅没有服务员团队，可能会因为顾客太多而导致服务崩溃。线程池通过限制线程数量，可以防止系统因为创建太多线程而资源耗尽或响应变慢。

4. 更好的任务管理：线程池可以对任务进行优先级排序，确保重要的任务先被处理。这就像餐厅的服务员可以根据顾客的紧急程度来安排服务顺序。

5. 减少创建和销毁成本：每次顾客来，如果都要新雇一个服务员，然后再解雇，这会非常麻烦且成本高。线程池中的线程可以在任务之间重用，减少了创建和销毁线程的开销。

6. 提高响应性：当顾客需要服务时，如果服务员团队已经准备好，可以立即响应。线程池中的线程随时待命，可以快速响应新任务。

  总而言之，线程池就像是一个高效的服务员团队，它通过合理管理有限的资源，来提供快速、有序、高效的服务，从而提升整个系统的运行效率和稳定性。这样一讲，大家可都能理解上了？

线程池的好处

  既然有了如上内容的铺垫，现在我们来聊聊，它具体有哪些好处？有的同学概括能力很强，瞬间就总结出了以下几点：

• 减少开销：避免频繁创建和销毁线程的开销。
• 控制资源：限制并发线程的数量，避免资源耗尽。
• 提高响应速度：线程池中的线程可以立即执行任务，不需要等待创建。

  这我得表扬一下，确实总结的很准确。其实呢，你们只需要了解它的使用场景，比如它适用于执行大量短期异步任务的场景，如Web服务器处理请求、数据库连接池等，你们就能大概了解它的好处有哪些了。

  它其实好处多多，远不止如上这仨，个人归纳它的好处可以总结为以下几点，仅供参考：

1. 资源优化：线程池通过限制线程数量，避免了因创建过多线程而导致的资源浪费，如内存和处理器时间。

2. 性能提升：线程池可以快速响应任务请求，因为线程已经创建并准备好执行任务，减少了线程创建和销毁的开销。

3. 响应性增强：由于线程池中的线程是预先创建的，它们可以立即执行新任务，减少了等待时间。

4. 更好的负载管理：线程池可以控制同时运行的线程数量，有助于防止系统过载。

5. 可扩展性：线程池可以根据需求调整线程数量，适应不同的工作负载。

6. 任务调度：线程池可以对任务进行优先级排序，确保关键任务优先执行。

7. 简化编程模型：开发者不需要管理线程的创建和销毁，可以专注于任务逻辑的实现。

8. 减少上下文切换：由于线程池中的线程是重用的，减少了操作系统在不同线程之间切换的需要，从而降低了上下文切换的开销。

9. 生命周期管理：线程池可以控制线程的生命周期，包括它们的创建、执行和销毁。

10. 错误隔离：如果一个线程因为异常而终止，线程池可以替换它，而不会影响其他线程的执行。

  说白了，线程池的好处在于它提供了一种高效、可控的方式来管理并发任务，使得多线程编程更加简单和高效。

线程池使用场景

  同学们，既然我们都摸清了它的好处之多，那线程池在那些适合的场景下会被重用呢？其实它很多场景下都非常有用，以下是一些常见的使用场景，罗列给大家了解：

1. Web服务器：处理大量并发的HTTP请求，每个请求可以分配给线程池中的一个线程来处理。

2. 数据库连接池：管理数据库连接，通过线程池可以有效地复用连接，提高数据库操作的效率。

3. 批处理作业：在需要处理大量数据的批处理任务中，线程池可以并行处理数据，加快处理速度。

4. 异步任务处理：在应用程序中，需要异步执行的任务，如发送邮件、文件上传等，可以使用线程池来提高响应速度。

5. 图形界面应用程序：在GUI应用程序中，线程池可以用来处理耗时的后台任务，避免界面冻结。

6. 网络编程：在需要并发处理多个网络连接或数据流的场景中，线程池可以有效地管理网络资源。

7. 定时任务执行：对于需要定时或周期性执行的任务，如定时备份、定时报告等，线程池可以安排线程按计划执行。

8. 资源密集型任务：对于计算密集或I/O密集型任务，线程池可以平衡负载，避免单个任务占用过多资源。

9. 多任务操作系统：在操作系统中，线程池可以用于管理各种系统任务和后台服务。

10. 游戏开发：在游戏开发中，线程池可以用于处理游戏逻辑、图形渲染、音效处理等并行任务。

11. 科学计算和数据分析：在需要进行大规模数值计算或数据分析的应用中，线程池可以加速计算过程。

12. 多媒体处理：在视频编码、图像处理等多媒体应用中，线程池可以并行处理数据，提高处理速度。

  有了以上基础的巩固，那接下来，我们将详细介绍线程池的工作原理，包括它的创建、配置和使用。我们还将通过实际案例来展示线程池如何在多线程通信的基础上，进一步提高程序的性能。

如何创建线程池？

  那么到底该如何创建线程池呢？会不会很难或者很复杂，其实都不会。在Java中，我们可以使用Executors类提供的工厂方法来创建不同类型的线程池。例如：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); // 创建固定大小的线程池

  看上去是不是很简单啊。

线程池的常见配置

  那，光知道如何创建，它的常见配置也需要了解，例如如下：线程池的配置主要包括：

• 核心线程数（corePoolSize）：线程池中始终保持的线程数量。
• 最大线程数（maximumPoolSize）：线程池中允许的最大线程数量。
• 空闲线程存活时间（keepAliveTime）：当线程数大于核心线程数时，多余的空闲线程能够存活的时间。
• ...

创建理论讲解

  Java线程池的实现主要依赖于ThreadPoolExecutor类。以下是创建线程池时的一些关键步骤：

1. 初始化线程池参数。
2. 根据任务提交情况，调整线程数量。
3. 执行任务队列的管理。

  接下来，下面我会详细分解这些步骤，让大家能一步学到位，而不需再去别的教程中恶补该方面的知识点，解释如下：

1. 初始化线程池参数有哪些及对应的参数概念：

   • corePoolSize：线程池的基本大小，即线程池中始终保持的线程数量。
   • maximumPoolSize：线程池能够容纳的最大线程数量。
   • keepAliveTime：当线程池中正在运行的线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程能够保持多久（单位通常为秒）后会被终止。
   • unit：keepAliveTime的时间单位，例如秒、毫秒等。
   • workQueue：一个阻塞队列，用于存储等待执行的任务。
   • threadFactory：用于创建新线程的工厂。
   • handler：饱和策略，当任务太多来不及处理时，线程池会根据这个饱和策略来处理新提交的任务。

2. 根据任务提交情况，调整线程数量：

   • 当新任务提交给线程池时，线程池首先会检查当前运行的线程数量是否小于corePoolSize。如果是，它会创建一个新线程来执行任务。
   • 如果当前运行的线程数量等于corePoolSize，并且任务队列未满，线程池会将任务添加到任务队列中。
   • 如果任务队列已满，并且当前运行的线程数量小于maximumPoolSize，线程池会创建一个新线程来执行任务。
   • 如果任务队列已满，并且当前运行的线程数量等于maximumPoolSize，线程池会根据饱和策略来处理新提交的任务。

3. 执行任务队列的管理：

   • 任务队列是一个阻塞队列，它负责存储那些等待执行的任务。Java提供了多种类型的阻塞队列，例如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue等。
   • 任务队列的选择会影响线程池的行为。例如，一个无界的任务队列（如LinkedBlockingQueue）可以存储无限数量的任务，而有界队列（如ArrayBlockingQueue）则可以限制任务的数量，从而避免内存溢出。
   • 线程池会根据任务队列的状态来决定是否需要创建新的线程或者执行饱和策略。

  部分源码展示如下：

  总的来说，它的运行逻辑展示如下：

  通过合理配置这些参数，可以创建一个高效且适应不同工作负载的线程池。线程池的创建和使用是Java并发编程中的一个重要组成部分，它可以帮助你们更好地管理多线程任务，提高程序的性能和响应能力，这也是我们最看重的一点。

案例演示

  这里，我们来分享一个场景，假设我们有一个需要处理大量数据的任务，那我们可以将这些任务提交到线程池中，由线程池分配线程来并发处理。

  真正实践的地方来了，那我们应该如何去实现上述场景代码呢？大家仔细看。

案例代码

案例代码示例如下，仅供参考：

package com.secf.service.port.day5;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 线程池使用示例
 *
 * @Author bug菌
 * @Source 公众号：猿圈奇妙屋
 * @Date 2024-07-01 14:31
 */
public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int taskNumber = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("Task " + taskNumber + " executed by " + Thread.currentThread().getName());
            });
        }
        executor.shutdown();
    }
}

案例运行结果

  根据如上的案例代码，作者在本地进行执行结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加其他的测试数据或测试方法，以便于进行熟练学习以此加深知识点的理解。

案例代码解析

  根据如上测试用例，在此我给大家进行深入详细的捋一捋测试代码的全过程，以便于更多的同学能够加深印象并且把它吃透。

  上述案例我主要演示了如何使用Executors类中的newFixedThreadPool方法来创建一个固定大小的线程池，并使用它来执行一些简单的任务。下面是对代码的逐行解析：

1. public class ThreadPoolExample：定义了一个名为ThreadPoolExample的公共类。

2. public static void main(String[] args)：定义了main方法，它是程序的入口点。这个方法是静态的，意味着它不需要创建类的实例就可以被调用。

3. ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);：创建了一个固定大小为5的线程池。ExecutorService是一个接口，定义了执行命令的方法。Executors.newFixedThreadPool是一个工厂方法，用于创建具有固定数量线程的线程池。

4. for (int i = 0; i < 10; i++)：开始一个循环，从0迭代到9，总共10次迭代。

5. final int taskNumber = i;：在循环体内，声明了一个final类型的局部变量taskNumber，用于存储当前任务的编号。由于taskNumber在lambda表达式中被使用，所以必须声明为final。

6. executor.submit(() -> {...});：提交一个任务到线程池。这里使用了lambda表达式来定义任务的行为。submit方法接受一个Runnable任务，并返回一个Future<?>对象，可以用来查询任务状态或获取任务结果。

7. 在lambda表达式() -> {...}中：

   • {}内定义了任务的行为：打印一条消息，显示任务编号和执行任务的线程名称。

8. executor.shutdown();：在所有任务提交完毕后，调用shutdown方法来关闭线程池。这会等待已提交的任务完成后关闭线程池，不再接受新任务。

  这段代码的执行流程大致如下：

• 创建一个大小为5的线程池。
• 循环10次，每次提交一个任务到线程池。每个任务简单地打印出自己的编号和执行它的线程名称。
• 所有任务提交完毕后，关闭线程池。

  这里，有一点大家需要留意一下，我设置线程池的大小为5，而提交了10个任务，所以前5个任务会立即执行，剩下的5个任务将等待任务队列。一旦有线程空闲出来，线程池会从队列中取出任务并执行。这个例子展示了线程池如何管理和复用线程来执行多个任务，这也是我分享这个案例的目的，就是想让大家能够看到它是如何运行的。

应用场景案例分享

  根据上述我讲述的线程池知识点，想必大家对于它的使用场景也能举一反三了吧，大概可以投入于那些场景使用，这点学完上述的内容之后，应该要有一些举一反三的能力。接着我就抛砖引玉一下，评论区想看看大家列举的一些其他有意义的场景。

  以下是我总结的一些具体的应用场景案例，仅供参考：

1. Web服务器处理请求：

   • 比如一个在线购物网站的后端服务使用线程池来同时处理成千上万的HTTP请求，确保用户请求得到快速响应。

2. 数据库连接管理：

   • 比如一个企业级应用使用线程池来管理数据库连接，通过复用连接池中的连接，减少了频繁创建和销毁数据库连接的开销。

3. 批处理系统：

   • 比如一个银行系统在夜间运行批处理作业，如账户结算、利息计算等，使用线程池来并行处理大量数据，提高效率。

4. 异步消息处理：

   • 比如一个即时通讯应用使用线程池来异步处理消息发送任务，确保用户界面的流畅性，不会因为消息发送操作而卡顿。

5. 图形用户界面（GUI）响应：

   • 比如一个桌面应用程序使用线程池来执行耗时的后台任务，如文件读写、网络请求等，避免阻塞主线程，提高用户体验。

6. 网络服务：

   • 比如一个网络游戏服务器使用线程池来处理玩家的登录、游戏逻辑、数据同步等操作，保证服务的稳定性和响应速度。

7. 定时任务调度：

   • 比如一个社交媒体平台使用线程池来定时抓取用户数据，生成用户行为报告，以及定时推送通知。

8. 资源密集型计算：

   • 比如一个科学计算应用使用线程池来并行执行复杂的数值模拟，如气候模型、物理仿真等。

9. 多媒体处理：

   • 比如一个视频编辑软件使用线程池来加速视频渲染、编码和解码过程。

10. 数据处理和分析：

    • 比如一个数据分析平台使用线程池来并行处理大量的日志数据，进行实时数据分析和挖掘。

11. 机器学习和数据挖掘：

    • 比如一个机器学习框架使用线程池来并行训练模型，提高计算效率。

12. 微服务架构：

    • 比如在微服务架构中，每个服务可能都有自己的线程池来处理特定的任务，如订单处理、用户认证等。

  以上案例呢，无疑是展示了线程池如何帮助提高应用程序的性能、响应性和可伸缩性等。所以说，你通过合理地使用线程池，可以有效地管理和优化多线程环境下的资源使用。

优缺点分析

  那么总的来说，是不是多线程使用线程池就一定是好的，而没有半分缺陷？其实并不是，药虽然能救命，但还是带有三分毒，线程池也不例外，所以说，线程池作为一种资源管理和任务调度机制，我们来看看，它究竟具有哪些优势，又伴随哪些副作用呢？

  如下是归纳的一些主要优点和缺点，仅供参考：

优点：

1. 资源优化：通过限制线程数量，线程池避免了创建过多线程导致的资源浪费，如内存和CPU资源。

2. 响应性：线程池中的线程可以立即响应任务请求，从而减少了线程创建和销毁的延迟。

3. 提高效率：线程池允许线程在任务之间重用，减少了线程生命周期管理的开销。

4. 更好的负载管理：线程池可以根据系统负载动态调整线程数量，有效防止系统过载。

5. 任务调度：线程池可以对任务进行优先级排序，确保高优先级任务先执行。

6. 简化编程模型：开发者不需要手动管理线程的创建和销毁，可以专注于任务逻辑。

7. 减少上下文切换：线程池减少了操作系统在不同线程间切换的频率，因为线程可以持续运行而不是频繁创建和销毁。

8. 错误隔离：线程池中的单个线程失败不会影响整个应用程序，线程池可以替换失败的线程。

9. 可扩展性：线程池可以根据需要调整大小，适应不同的工作负载。

10. 生命周期管理：线程池提供了对线程生命周期的管理，包括创建、执行和销毁。

缺点：

1. 资源限制：线程池的大小固定或有上限，可能在高负载时无法处理所有任务。

2. 任务队列阻塞：如果任务队列已满且线程池已达到最大容量，新任务可能会被拒绝或长时间等待。

3. 死锁风险：不当的线程池使用可能导致死锁，尤其是在资源有限且任务依赖特定资源时。

4. 线程管理复杂性：虽然线程池简化了线程的创建和销毁，但合理配置线程池参数（如大小、存活时间等）需要深入了解应用程序的需求。

5. 调试困难：多线程环境下的调试通常比单线程更复杂，特别是在跟踪线程池中的任务执行时。

6. 性能调优挑战：确定最优的线程池大小和任务队列容量可能需要大量的测试和调整。

7. 资源分配不均：在某些情况下，线程池可能无法均匀地分配工作负载，导致某些线程过载而其他线程空闲。

8. 饱和策略限制：线程池的饱和策略可能不适用于所有场景，开发者需要根据具体需求选择合适的饱和策略。

9. 线程池废弃：在某些情况下，如果线程池长时间空闲，可能会被系统废弃，导致资源浪费。

10. 线程局部性问题：线程池可能导致CPU缓存命中率降低，因为线程频繁切换可能破坏数据的局部性。

  总而言之，线程池是一种强大的工具，可以显著提高多线程应用程序的性能和效率。然而，它也需要仔细的设计和调优，以避免潜在的问题和性能瓶颈，凡事有利有弊，我们皆需要辩证看待。

类代码方法介绍

  我们都知道，在Java中，线程池它是通过java.util.concurrent包中的ThreadPoolExecutor类实现的。以下是ThreadPoolExecutor类的一些关键方法和它们的用途：

1. 构造方法：

   • ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)： 这是最常用的构造方法，用于初始化线程池的参数。

2. execute(Runnable command)：

   • 执行一个任务。将一个Runnable任务提交给线程池，线程池会根据当前的线程数量和任务队列情况来决定是立即执行还是排队等待。

3. submit(Runnable task)：

   • 提交一个任务，并返回一个Future对象，可以用来查询任务是否完成，或者获取任务执行的结果。

4. submit(Callable task)：

   • 提交一个返回结果的任务，并返回一个Future对象，可以用来获取任务的结果。

5. shutdown()：

   • 启动线程池的关闭过程。等待所有已提交的任务完成后关闭线程池，不再接受新任务。

6. shutdownNow()：

   • 试图停止所有正在执行的活动任务，并返回等待执行的任务列表。这个方法不会等待已提交的任务完成。

7. isShutdown()：

   • 检查线程池是否已经进入关闭状态。

8. isTerminated()：

   • 检查所有任务是否都已完成，线程池是否完全关闭。

9. awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)：

   • 等待直到线程池终止，或者超过指定的等待时间。

10. setCorePoolSize(int corePoolSize)：

    • 设置线程池的基本大小。

11. getQueue()：

    • 返回任务队列，用于存储等待执行的任务。

12. prestartAllCoreThreads()：

    • 预先启动所有核心线程。

13. prestartCoreThread()：

    • 预先启动一个核心线程。

14. allowCoreThreadTimeOut(boolean value)：

    • 设置当线程池中的线程数量大于核心线程数时，是否允许空闲线程超时。

15. getActiveCount()：

    • 返回当前线程池中活跃线程的数量。

16. getCompletedTaskCount()：

    • 返回线程池已完成的任务数量。

17. getTaskCount()：

    • 返回线程池提交的任务总数。

18. getLargestPoolSize()：

    • 返回线程池中曾经创建过的最大线程数量。

19. getPoolSize()：

    • 返回线程池当前的线程数量。

  之所以我想大概介绍下这些方法，是因为这些方法提供了对线程池的全面控制，包括任务提交、线程池状态管理、性能监控等。也是为了方便大家可以根据应用程序的需求，灵活使用这些方法来实现高效的并发处理。

测试用例

  以下是一个简单的测试用例，用于验证线程池的基本功能：

用例代码演示

用例代码示例如下，仅供参考：

package com.secf.service.port.day5;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 线程池使用示例
 *
 * @Author bug菌
 * @Source 公众号：猿圈奇妙屋
 * @Date 2024-07-01 14:31
 */
public class ThreadPoolTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            int finalI = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("Task " + (finalI + 1) + " is running.");
            });
        }
        executor.shutdown();
    }
}

用例测试结果展示

  根据如上的测试用例，作者在本地进行测试结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加其他的测试数据或测试方法，以便于进行熟练学习以此加深知识点的理解。

测试代码分析

  接着我将对上述代码进行详细的一个逐句解读，希望能够帮助到同学们，能以更快的速度对其知识点掌握学习，这也是我写此文的初衷，授人以鱼不如授人以渔，只有将其原理摸透，日后应对场景使用，才能得心应手，所以如果有基础的同学，可以略过如下代码分析步骤，然而没基础的同学，还是需要加强对代码的理解，方便你深入理解并掌握其常规使用。

  这段测试用例代码，我主要是为了展示如何使用Executors类中的newCachedThreadPool方法来创建一个可缓存的线程池，并使用它来执行一些简单的任务。下面是我对代码的逐行解析：

1. package com.secf.service.port.day5;：定义了代码所在的包名，这是Java代码组织的一种方式。

2. import java.util.concurrent.ExecutorService; 和 import java.util.concurrent.Executors;：导入了java.util.concurrent包中的ExecutorService和Executors类，这两个类是Java并发API的一部分。

3. 类和方法的注释：提供了类和作者的基本信息。

4. public class ThreadPoolTest {：定义了一个名为ThreadPoolTest的公共类。

5. public static void main(String[] args)：定义了程序的入口点main方法。

6. ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();：创建了一个可缓存的线程池。newCachedThreadPool方法创建了一个可根据需要创建新线程的线程池，如果线程空闲且超过了60秒，则会被终止并从缓存中移除。

7. for (int i = 0; i < 5; i++) {：开始一个循环，循环5次，每次迭代都会提交一个任务。

8. int finalI = i;：由于lambda表达式需要使用i，这里使用了一个名为finalI的局部变量来捕获循环中的当前值。在Java 8及更高版本中，可以直接使用i，因为lambda表达式内部的变量被视为final。

9. executor.submit(() -> {...});：使用submit方法提交一个任务给线程池。这里的任务是一个lambda表达式，它打印出正在运行的任务编号。

10. System.out.println("Task " + (finalI + 1) + " is running.");：任务的内容，打印出任务编号。

11. executor.shutdown();：在所有任务提交完毕后，调用shutdown方法来关闭线程池。这将等待已提交的任务完成后关闭线程池，不再接受新任务。

  接着，说一下这段代码的执行流程，具体如下：

• 创建一个可缓存的线程池。
• 循环5次，每次提交一个任务到线程池。每个任务简单地打印出自己的编号。
• 所有任务提交完毕后，关闭线程池。

  同时，你们也需要留意一个点，使用了newCachedThreadPool，线程池会根据需要创建新线程，但是当线程空闲时，它们会被缓存起来以供重用，而不是立即销毁。这在执行大量短生命周期任务时非常有用，因为它减少了线程创建和销毁的开销。

总结

  线程池，它作为Java并发编程中的一项核心工具，其重要性不言而喻。通过今天的学习，我们深入理解了线程池的基本概念、工作原理、使用场景以及优缺点。线程池的管理策略，如任务提交、线程生命周期控制，以及对任务队列的精细管理，都是确保程序高效运行的关键。

核心优势

• 资源节约：通过限制线程数量，避免资源浪费。
• 响应性提升：线程池中的线程可快速响应新任务。
• 效率提高：减少了线程创建和销毁的开销。
• 负载管理：有效防止系统过载，合理分配任务。

潜在缺点

• 资源限制：在极端情况下，固定大小的线程池可能无法处理所有任务。
• 任务队列阻塞：队列满时可能导致任务处理延迟或拒绝。
• 调试复杂性：多线程环境下的调试更为复杂。

小结

  线程池的学习不仅是对Java并发机制理解的加深，更是对实际开发中资源管理和任务调度能力的一次提升。合理利用线程池，可以显著提高应用程序的性能和响应速度。然而，我们也需要警惕线程池使用中的潜在问题，如合理配置线程池参数，避免资源分配不均或死锁等问题。

  通过今天的学习，我们应当能够更加自如地在项目中应用线程池，无论是面对高并发的Web服务器请求处理，还是资源密集型的批处理作业，都能够游刃有余。同时，我们也认识到了线程池不是万能的，需要根据实际场景和需求进行合理配置和调整。

  最后，持续学习并深入理解Java并发编程的各个方面，将是我们成为优秀Java开发者的必经之路。随着技术的不断进步和更新，我们也需要不断学习和适应新的工具和方法，以保持自己的竞争力。

学习建议

• 实践应用：将线程池应用到实际项目中，通过实践来加深理解。
• 性能调优：学习如何根据应用需求调整线程池参数，进行性能调优。
• 关注社区：关注技术社区，了解线程池在最新技术中的应用和最佳实践。
• 持续学习：技术日新月异，持续学习是每个开发者的必备素质。

  通过今天的学习，希望大家能够对线程池有一个全面的认识，并能够在自己的工作中灵活运用。技术之路漫长而修远，愿我们共同进步，不断探索。

... ...

  ok，以上就是我这期的全部内容啦，若想学习更多，你可以持续关注我，我会把这个多线程篇系统性的更新，保证每篇都是实打实的项目实战经验所撰。只要你每天学习一个奇淫小知识，日积月累下去，你一定能成为别人眼中的大佬的！功不唐捐，久久为功！

  「学无止境，探索无界」，期待在技术的道路上与你再次相遇。咱们下期拜拜~~

往期推荐

• 深入Java多线程：基础篇，你必须掌握！| 多线程篇(一)

• 如何创建线程？继承Thread类 VS 实现Runnable接口 | 多线程篇(二)

• 线程安全的艺术：Java中的同步方法与实践！ | 多线程篇(三)

• 并发编程秘籍：Java线程间通信的深度剖析！ | 多线程篇(四)

• Java并发核心：线程池使用技巧与最佳实践！ | 多线程篇(五)

• Java并发工具类：构建高效多线程应用的关键！| 多线程篇(六)

• Java并发基础：原子变量在多线程同步中的专业应用！| 多线程篇(七)

• 从同步到并发：Java并发集合在现代应用中的卓越性能！| 多线程篇(八)

• Java并发设计模式：生产者-消费者模式、读写锁模式与线程池模式！| 多线程篇(九)

• Java并发编程的高级话题：Fork/Join框架和CompletableFuture的使用技巧！| 多线程篇(十)

本文为稀土掘金技术社区首发签约文章，30天内禁止转载，30天后未获授权禁止转载，侵权必究！