徹底搞懂Java多線程(三)

更新時間：2021年07月03日 16:45:46 作者：保護(hù)眼睛

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java面試題之多線程和高并發(fā)的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家學(xué)習(xí)或者使用java具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

Java線程池

線程的缺點：

1.線程的創(chuàng)建它會開辟本地方法棧、JVM棧、程序計數(shù)器私有的內(nèi)存，同時消耗的時候需要銷毀以上三個區(qū)域，因此頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程比較消耗系統(tǒng)的資源。

2.在任務(wù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線程可以處理的任務(wù)量的時候，不能很好的拒絕任務(wù)。

所以就有了線程池：

使用池化的而技術(shù)來管理和使用線程。

線程池的優(yōu)點

1.可以避免頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程

2.可以更好的管理線程的個數(shù)和資源的個數(shù)。

3.線程池?fù)碛懈嗟墓δ埽热缇€程池可以進(jìn)行定時任務(wù)的執(zhí)行。

4.線程池可以更友好的拒絕不能處理的任務(wù)。

線程池的6種創(chuàng)建方式

一共有7種創(chuàng)建方式

創(chuàng)建方式一：

創(chuàng)建固定個數(shù)的線程池：

package ThreadPoolDemo;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
 * user：ypc；
 * date：2021-06-13;
 * time: 10:24;
 */
public class ThreadPoolDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建一個固定個數(shù)的線程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //執(zhí)行任務(wù)
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("線程名" + Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }
}

在這里插入圖片描述

那么如果執(zhí)行次數(shù)大于10次呢？

線程池不會創(chuàng)建新的線程，它會復(fù)用之前的線程。

在這里插入圖片描述

那么如果只執(zhí)行兩個任務(wù)呢？它創(chuàng)建了是10個線程還是兩個線程呢？

我們可以使用Jconsole來看一看：

在這里插入圖片描述

結(jié)果是只有2個線程被創(chuàng)建。

創(chuàng)建方式二：

創(chuàng)建帶有緩存的線程池：

適用于短期有大量的任務(wù)的時候使用

public class ThreadPoolDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建帶緩存的線程池
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }
}

在這里插入圖片描述

方式三：

創(chuàng)建執(zhí)行定時任務(wù)的線程池

package ThreadPoolDemo;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * user：ypc；
 * date：2021-06-13;
 * time: 11:32;
 */
public class ThreadPoolDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
        System.out.println("執(zhí)行定時任務(wù)前的時間：" + new Date());
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("執(zhí)行任務(wù)的時間：" + new Date());
            }
        },1,2, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

在這里插入圖片描述

執(zhí)行任務(wù)的四個參數(shù)的意義：

參數(shù)1：延遲執(zhí)行的任務(wù)

參數(shù)2：延遲一段時間后執(zhí)行

參數(shù)3：定時任務(wù)執(zhí)行的頻率

參數(shù)4：配合前兩個參數(shù)使用，是2、3參數(shù)的時間單位

還有兩種執(zhí)行的方法：

只會執(zhí)行一次的方法：

在這里插入圖片描述

第三種的執(zhí)行方式：

在這里插入圖片描述

那么這種的執(zhí)行方式和第一種的執(zhí)行方式有什么區(qū)別呢？

當(dāng)在兩種執(zhí)行的方式中分別加上sleep()之后：

在這里插入圖片描述

方式一：

在這里插入圖片描述

方式三：

在這里插入圖片描述

結(jié)論很明顯了：

第一種方式是以上一個任務(wù)的開始時間+定時的時間作為當(dāng)前任務(wù)的開始時間

第三種方式是以上一個任務(wù)的結(jié)束時間來作為當(dāng)前任務(wù)的開始時間。

創(chuàng)建方式四：

package ThreadPoolDemo;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * user：ypc；
 * date：2021-06-13;
 * time: 12:38;
 */
public class ThreadPoolDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建單個執(zhí)行任務(wù)的線程池
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService
                = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
        System.out.println("執(zhí)行任務(wù)之前" + new Date());
        scheduledExecutorService.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("我是SingleThreadSchedule"+ new Date());
            }
        },3,1, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

在這里插入圖片描述

創(chuàng)建方式五：

創(chuàng)建單個線程的線程池

package ThreadPoolDemo;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
 * user：ypc；
 * date：2021-06-13;
 * time: 12:55;
 */
public class ThreadPoolDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建單個線程的線程池
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("線程名 " +  Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }
}

在這里插入圖片描述

創(chuàng)建單個線程池的作用是什么？

1.可以避免頻繁創(chuàng)建和銷毀線程所帶來的性能的開銷

2.它有任務(wù)隊列，可以存儲多余的任務(wù)

3.可以更好的管理任務(wù)

4.當(dāng)有大量的任務(wù)不能處理的時候，可以友好的執(zhí)行拒絕策略

創(chuàng)建方式六：

創(chuàng)建異步線程池根據(jù)當(dāng)前CPU來創(chuàng)建對應(yīng)個數(shù)的線程池

package ThreadPoolDemo;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
 * user：ypc；
 * date：2021-06-13;
 * time: 13:12;
 */
public class ThreadPoolDemo6 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();
        for (int i = 0; i < 10; i++) { 
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("線程名" + Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }
}

在這里插入圖片描述

運行結(jié)果為什么什么都沒有呢？

看下面的異步與同步的區(qū)別就知道了。

加上這個

在這里插入圖片描述

就可以輸出結(jié)果了

在這里插入圖片描述

線程池的第七種創(chuàng)建方式

前六種的創(chuàng)建方式有什么問題呢？

1.線程的數(shù)量不可控（比如帶緩存的線程池）

2.工作任務(wù)量不可控（默認(rèn)的任務(wù)隊列的大小時Integer.MAX_VALUE),任務(wù)比較大肯會導(dǎo)致內(nèi)存的溢出。

所以就可以使用下面的創(chuàng)建線程池的方式了：

package ThreadPoolDemo;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * user：ypc；
 * date：2021-06-13;
 * time: 15:05;
 */
public class ThreadPoolDemo7 {
    private static int threadId = 0;
    public static void main(String[] args) {
        ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() {
            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
                Thread thread = new Thread(r);
                thread.setName("我是threadPool-" + ++threadId);
                return thread;
            }
        };
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 100,
                TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(12),
                threadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }
}

在這里插入圖片描述

參數(shù)說明：

在這里插入圖片描述

參數(shù)一：核心線程數(shù)|線程池正常情況下的線程數(shù)量
參數(shù)二：最大線程數(shù)|當(dāng)有大量的任務(wù)的時候可以創(chuàng)建的最多的線程數(shù)
參數(shù)三：最大線程的存活時間
參數(shù)四：配合參數(shù)三一起使用的表示參數(shù)三的時間單位
參數(shù)五：任務(wù)隊列
參數(shù)六：線程工廠
參數(shù)七：決絕策略

注意事項：最大的線程數(shù)要大于等于核心的線程數(shù)

在這里插入圖片描述

五種拒絕策略

在這里插入圖片描述

為什么拒絕策略可以舍棄最新的任務(wù)或者最舊的任務(wù)呢？

因為LinkedBlockingDeque時FIFO的。

第五種：自定義的拒絕策略

在這里插入圖片描述

ThreadPoolExecutor的執(zhí)行方式

在這里插入圖片描述

package ThreadPoolDemo;
import java.util.concurrent.*;
/**
 * user：ypc；
 * date：2021-06-13;
 * time: 16:58;
 */
public class ThreadPoolDemo9 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3, 4, 100,
                TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(10), new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

        //線程池的執(zhí)行方式一
        threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("使用了execute（）執(zhí)行了線程池");
            }
        });
        //線程池的執(zhí)行方式二
        Future<String> futureTask =
                threadPoolExecutor.submit(new Callable<String>() {
                    @Override
                    public String call() throws Exception {
                        return "使用submit(new Callable<>())執(zhí)行了線程池";
                    }
                });
        System.out.println(futureTask.get());
        
    }
}

無返回值的執(zhí)行方式

在這里插入圖片描述

有返回值的執(zhí)行方式

在這里插入圖片描述

ThreadPoolExecutor的執(zhí)行流程

當(dāng)任務(wù)量小于核心線程數(shù)的時候，ThreadPoolExecutor會創(chuàng)建線程來執(zhí)行任務(wù)

當(dāng)任務(wù)量大于核心的線程數(shù)的時候，并且沒有空閑的線程時候，且當(dāng)線程池的線程數(shù)小于最大線程數(shù)的時候，此時會將任務(wù)存

放到任務(wù)隊列中

如果任務(wù)隊列也被存滿了，且最大線程數(shù)大于線程池的線程數(shù)的時候，會創(chuàng)建新的線程來執(zhí)行任務(wù)。

如果線程池的線程數(shù)等于最大的線程數(shù)，并且任務(wù)隊列也已經(jīng)滿了，就會執(zhí)行拒絕策略。👇

在這里插入圖片描述

線程池的終止

shutdown()

線程池的任務(wù)會執(zhí)行完

shutdownNow()

立即終止線程池，線程池的任務(wù)不會執(zhí)行完

線程池的狀態(tài)

在這里插入圖片描述

異步、同步

1.Java 線程同步與異步

多線程并發(fā)時，多個線程同時請求同一個資源，必然導(dǎo)致此資源的數(shù)據(jù)不安全，A線程修改了B線程的處理的數(shù)據(jù)，而B線程又修改了A線程處理的數(shù)理。顯然這是由于全局資源造成的，有時為了解決此問題，優(yōu)先考慮使用局部變量，退而求其次使用同步代碼塊，出于這樣的安全考慮就必須犧牲系統(tǒng)處理性能，加在多線程并發(fā)時資源掙奪最激烈的地方，這就實現(xiàn)了線程的同步機制

同步

A線程要請求某個資源，但是此資源正在被B線程使用中，因為同步機制存在，A線程請求不到，怎么辦，A線程只能等待下去

異步

A線程要請求某個資源，但是此資源正在被B線程使用中，因為沒有同步機制存在，A線程仍然請求的到，A線程無需等待同步的方式：

1.發(fā)送請求

2.等待執(zhí)行完成

3.有結(jié)果的返回

異步的方式

1.發(fā)請求

2.執(zhí)行完成

3.另一個線程異步處理

4.處理完成之后返回回調(diào)結(jié)果

顯然，同步最最安全，最保險的。而異步不安全，容易導(dǎo)致死鎖，這樣一個線程死掉就會導(dǎo)致整個進(jìn)程崩潰，使用異步的機制，性能會有所提升

線程工廠

設(shè)想這樣一種場景，我們需要一個線程池，并且對于線程池中的線程對象，賦予統(tǒng)一的線程優(yōu)先級、統(tǒng)一的名稱、甚至進(jìn)行統(tǒng)一的業(yè)務(wù)處理或和業(yè)務(wù)方面的初始化工作，這時工廠方法就是最好用的方法了

package ThreadPoolDemo;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
/**
 * user：ypc；
 * date：2021-06-13;
 * time: 11:12;
 */
public class ThreadFactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyThreadFactory myThreadFactory = new MyThreadFactory();
        ExecutorService executorService =  Executors.newFixedThreadPool(10,myThreadFactory);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("使用線程工廠設(shè)置的線程名："+ Thread.currentThread().getName() +
                            " 使用線程工廠設(shè)置的線程的優(yōu)先級" + Thread.currentThread().getPriority());
                }
            });
        }

    }
    private static int count = 0;
     static class MyThreadFactory implements ThreadFactory{
         @Override
         public Thread newThread(Runnable r) {
             Thread thread = new Thread(r);
             thread.setPriority(8);
             thread.setName("thread--" + count++);
             return thread;
         }
     }
}

在這里插入圖片描述