java 线程池线程安全

时间: 2023-11-14 13:07:01 浏览: 313

java线程池

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### Java线程池知识点详解 #### 一、Java线程池概述在Java并发编程中，线程池是一种管理线程的重要工具。它通过预先创建一定数量的工作线程，来处理提交的任务，避免了频繁创建和销毁线程所带来的开销。Java标准库中的`java.util.concurrent`包提供了强大的线程池功能支持，主要由`ExecutorService`接口及其实现类`ThreadPoolExecutor`和`Executors`工具类提供。 #### 二、Java线程池的三种类型根据不同的应用场景和需求，Java线程池主要分为以下三种类型： ##### 1. `newFixedThreadPool` - **定义**：`newFixedThreadPool`是通过`Executors`工具类提供的一个工厂方法，用于创建固定大小的线程池。 - **特点**： - 线程池中的线程数量固定； - 如果线程池中的所有线程都在执行任务，则新提交的任务会被放入队列中等待执行，直到有空闲线程； - 线程池中的线程会一直存活，直到线程池被显式关闭。 - **示例代码**： ```java ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3); threadPool.execute(new Runnable() { public void run() { // 执行任务 } }); threadPool.shutdown(); ``` - **适用场景**： - 当需要控制线程数量且任务量相对稳定时使用。 ##### 2. `newCachedThreadPool` - **定义**：`newCachedThreadPool`同样是由`Executors`工具类提供的一个工厂方法，用于创建可缓存的线程池。 - **特点**： - 线程池中的线程数量不固定，可根据需要动态调整； - 当没有任务执行时，空闲的线程会在60秒后自动终止； - 如果线程池中已有线程可以复用，则不会创建新的线程；否则创建新线程。 - **示例代码**： ```java ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); threadPool.execute(new Runnable() { public void run() { // 执行任务 } }); threadPool.shutdown(); ``` - **适用场景**： - 当不确定任务的数量或任务到达的时间间隔不可预测时使用。 ##### 3. `newSingleThreadExecutor` - **定义**：`newSingleThreadExecutor`同样是`Executors`工具类提供的一个工厂方法，用于创建单个后台线程的线程池。 - **特点**： - 线程池中只有一个工作线程； - 可以确保所有的任务按照指定顺序（提交顺序）执行； - 相当于一个只包含一个线程的`newFixedThreadPool`。 - **示例代码**： ```java ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor(); threadPool.execute(new Runnable() { public void run() { // 执行任务 } }); threadPool.shutdown(); ``` - **适用场景**： - 当需要保证任务按顺序执行，并且限制资源消耗时使用。 #### 三、定时任务线程池除了上述三种线程池外，Java还提供了用于执行定时任务的线程池，即`ScheduledThreadPoolExecutor`。 ##### 1. `newScheduledThreadPool` - **定义**：通过`Executors`工具类创建的定时任务线程池。 - **特点**： - 可以用来执行周期性的任务； - 支持两种定时方式：基于延迟的调度和基于固定速率的调度。 - **示例代码**： - 基于延迟的调度： ```java ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3); scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() { public void run() { // 执行任务 } }, 10, TimeUnit.SECONDS); ``` - 基于固定速率的调度： ```java ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3); scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { public void run() { // 执行任务 } }, 10, 2, TimeUnit.SECONDS); ``` - **适用场景**： - 需要在未来某个时间点执行一次任务； - 需要定期执行任务，如每分钟执行一次。 #### 四、线程池的关闭与管理线程池的正确关闭非常重要，可以避免资源泄露等问题。 - **关闭方法**： - `shutdown()`：不再接受新的任务，但正在执行的任务会继续执行完。 - `shutdownNow()`：尝试停止所有正在执行的任务，并返回尚未执行的任务列表。 - **示例代码**： ```java ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3); // ... 提交任务 threadPool.shutdown(); List<Runnable> notRunTasks = threadPool.shutdownNow(); ``` #### 五、总结 Java线程池是Java并发编程中非常重要的组件，通过合理地使用不同类型的线程池，可以有效提高系统的响应性和资源利用率。在实际开发中，应根据具体的业务需求选择合适的线程池类型，并注意线程池的正确管理和关闭，以确保程序的稳定运行。

Java线程池的实现是线程安全的，因为它在内部使用了同步机制来确保线程池的多线程访问安全。具体来说，Java线程池维护了一个工作队列和一组工作线程，当任务到达时，线程池中的一个空闲线程会从工作队列中取出任务并执行。当线程池中没有可用的线程时，任务将被放入工作队列中等待执行。 Java线程池中的同步机制主要体现在以下两个方面： 1. 线程池的任务队列采用了同步队列(BlockingQueue)实现，它是线程安全的，可以保证多线程访问时的安全性。 2. 当线程池中的线程数量达到最大值时，新进来的任务将被阻塞在任务队列中，等待有空闲的线程来执行任务。这个过程也是通过同步机制来实现的。

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