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java實(shí)現(xiàn)手寫一個(gè)簡單版的線程池

更新時(shí)間：2021年08月02日 15:43:33 作者：迷路國王

有些人可能對線程池比較陌生，并且更不熟悉線程池的工作原理。本文就來手寫一個(gè)簡單版的線程池，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

有些人可能對線程池比較陌生，并且更不熟悉線程池的工作原理。所以他們在使用線程的時(shí)候，多數(shù)情況下都是new Thread來實(shí)現(xiàn)多線程。但是，往往良好的多線程設(shè)計(jì)大多都是使用線程池來實(shí)現(xiàn)的。為什么要使用線程降低資源的消耗。降低線程創(chuàng)建和銷毀的資源消耗。提高響應(yīng)速度：線程的創(chuàng)建時(shí)間為T1，執(zhí)行時(shí)間T2，銷毀時(shí)間T3，免去T1和T3的時(shí)間提高線程的可管理性

下圖所示為線程池的實(shí)現(xiàn)原理：調(diào)用方不斷向線程池中提交任務(wù)；線程池中有一組線程，不斷地從隊(duì)列中取任務(wù)，這是一個(gè)典型的生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型。

要實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程池，有幾個(gè)問題需要考慮：

隊(duì)列設(shè)置多長？如果是無界的，調(diào)用方不斷往隊(duì)列中方任務(wù)，可能導(dǎo)致內(nèi)存耗盡。如果是有界的，當(dāng)隊(duì)列滿了之后，調(diào)用方如何處理？
線程池中的線程個(gè)數(shù)是固定的，還是動態(tài)變化的？
每次提交新任務(wù)，是放入隊(duì)列？還是開新線程
當(dāng)沒有任務(wù)的時(shí)候，線程是睡眠一小段時(shí)間？還是進(jìn)入阻塞？如果進(jìn)入阻塞，如何喚醒？

針對問題4，有3種做法：

不使用阻塞隊(duì)列，只使用一般的線程安全的隊(duì)列，也無阻塞/喚醒機(jī)制。當(dāng)隊(duì)列為空時(shí)，線程池中的線程只能睡眠一會兒，然后醒來去看隊(duì)列中有沒有新任務(wù)到來，如此不斷輪詢。
不使用阻塞隊(duì)列，但在隊(duì)列外部，線程池內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了阻塞/喚醒機(jī)制
使用阻塞隊(duì)列

很顯然，做法3最完善，既避免了線程池內(nèi)部自己實(shí)現(xiàn)阻塞/喚醒機(jī)制的麻煩，也避免了做法1的睡眠/輪詢帶來的資源消耗和延遲。
現(xiàn)在來帶大家手寫一個(gè)簡單的線程池，讓大家更加理解線程池的工作原理

實(shí)戰(zhàn)：手寫簡易線程池

根據(jù)上圖可以知道，實(shí)現(xiàn)線程池需要一個(gè)阻塞隊(duì)列+存放線程的容器

/**
 * Five在努力
 * 自定義線程池
 */
public class ThreadPool {

    /** 默認(rèn)線程池中的線程的數(shù)量 */
    private static final int WORK_NUM = 5;

    /** 默認(rèn)處理任務(wù)的數(shù)量 */
    private static final int TASK_NUM = 100;

    /** 存放任務(wù) */
    private final BlockingQueue<Runnable> taskQueue;

    private final Set<WorkThread> workThreads;//保存線程的集合

    private int workNumber;//線程數(shù)量

    private int taskNumber;//任務(wù)數(shù)量

    public ThreadPool(){
        this(WORK_NUM , TASK_NUM);
    }

    public ThreadPool(int workNumber , int taskNumber) {
        if (taskNumber<=0){
            taskNumber = TASK_NUM;
        }
        if (workNumber<=0){
            workNumber = WORK_NUM;
        }
        this.taskQueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(taskNumber);
        this.workNumber = workNumber;
        this.taskNumber = taskNumber;

        workThreads = new HashSet<>();

        //工作線程準(zhǔn)備好了
        //啟動一定數(shù)量的線程數(shù)，從隊(duì)列中獲取任務(wù)處理
        for (int i=0;i<workNumber;i++) {
            WorkThread workThread = new WorkThread("thead_"+i);
            workThread.start();
            workThreads.add(workThread);
        }
    }

    /**
     * 線程池執(zhí)行任務(wù)的方法，其實(shí)就是往BlockingQueue中添加元素
     * @param task
     */
    public void execute(Runnable task) {
        try {
            taskQueue.put(task);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }


    /**
     * 銷毀線程池
     */
    public void destroy(){
        System.out.println("ready close pool...");
        for (WorkThread workThread : workThreads) {
            workThread.stopWorker();
            workThread = null;//help gc
        }
        workThreads.clear();
    }

    /** 內(nèi)部類，工作線程的實(shí)現(xiàn) */
    private class WorkThread extends Thread{
        public WorkThread(String name){
            super();
            setName(name);
        }
        @Override
        public void run() {
            while (!interrupted()) {
                try {
                    Runnable runnable = taskQueue.take();//獲取任務(wù)
                    if (runnable !=null) {
                        System.out.println(getName()+" ready execute:"+runnable.toString());
                        runnable.run();//執(zhí)行任務(wù)
                    }
                    runnable = null;//help gc
                } catch (Exception e) {
                    interrupt();
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        public void stopWorker(){
            interrupt();
        }
    }
}

上面代碼定義了默認(rèn)的線程數(shù)量和默認(rèn)處理任務(wù)數(shù)量，同時(shí)用戶也可以自定義線程數(shù)量和處理任務(wù)數(shù)量。用BlockingQueue阻塞隊(duì)列來存放任務(wù)。用set來存放工作線程，set的好處就不用多說了。懂的都懂

構(gòu)造方法中new對象的時(shí)候，循環(huán)啟動線程，并把線程放入set中。WorkThread實(shí)現(xiàn)Thread，run方法實(shí)現(xiàn)也很簡單，因?yàn)橛幸粋€(gè)stop方法，所以這里需要while判斷，之后從taskQueue隊(duì)列中，獲取任務(wù)。如何獲取不到就阻塞，獲取到的話runnable.run();就執(zhí)行任務(wù)，之后把任務(wù)變成null

銷毀線程只需要遍歷set，把每個(gè)線程停止，并且變?yōu)閚ull就行了

執(zhí)行線程任務(wù)execute，只需要從往阻塞隊(duì)列中添加任務(wù)就行了

測試一下：

public class TestMySelfThreadPool {

    private static final int TASK_NUM = 50;//任務(wù)的個(gè)數(shù)

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool myPool = new ThreadPool(3,50);
        for (int i=0;i<TASK_NUM;i++) {
            myPool.execute(new MyTask("task_"+i));
        }

    }

    static class MyTask implements Runnable{

        private String name;
        public MyTask(String name) {
            this.name = name;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }


        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("task :"+name+" end...");

        }

        @Override
        public String toString() {
            // TODO Auto-generated method stub
            return "name = "+name;
        }
    }
}

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