实例3:线程池

线程池 就是把线程提前从系统中申请好,放到一个地方,后面需要使用线程的时候,直接从这个地方来取,而不是从系统中重新申请,线程用完之后,也是会还回到刚才的地方.主要是解决随着业务上对于性能要求越来越高,线程创建开销的频次越来越多的 问题,

参数解释 

核心线程数, 最大线程数

允许空闲的最大时间 ,时间单位 

任务队列(阻塞队列) 

线程工厂=>工厂设计模式 

拒绝策略 

使用举例

ThreadPoolExecutor 是封装前的 ->定制性更强,用起来更麻烦

Executors 是封装过的->定制性比较弱,用起来简单 

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

public class Demo30 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(4);//代表线程池中有4个线程
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            int id =i;//让id成为事实final,让lambda捕获
            service.submit(()->{
               Thread current = Thread.currentThread();//当前线程
                System.out.println("hello thread"+ id +","+ current.getName());
            });
        }

        //最好不要立即就终止, 可能任务还没执行完,线程就终止了
        Thread.sleep(2000);

        //把线程池里的线程都 终止掉
        service.shutdown();
        System.out.println("程序退出");
    }
}

加上 service.shutdown(),让前台线程强制结束

如何指定线程池中的线程个数 

模拟实现一个线程池(固定线程数目的线程池)

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

class MyThreadPool{

    private BlockingQueue<Runnable> queue =new ArrayBlockingQueue<>(1000);
    //此处n表示创建几个线程
    public MyThreadPool(int n){
        //先创建n个线程
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t =new Thread(()->{
                //循环的从队列中 取任务
                while(true){
                    try {
                        Runnable runnable = queue.take();
                        runnable.run();//执行任务
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            t.start();
        }
    }

    //添加任务
    public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
        queue.put(runnable);
    }
}

public class Demo31_MyPool {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //测试代码
        MyThreadPool pool=new MyThreadPool(4);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            int id=i;
            pool.submit(()->{
                System.out.println("执行任务"+ id +"," + Thread.currentThread().getName());
            });//lambda对应的是"函数式接口", Runnable 也是同样符合这样的要求的

        }
    }
}

实例4:定时器

定时器相当于"闹钟",网络通信中,经常需要设定一个"超时时间",Java标准库中也提供了定时器实现

定时器在后端开发中特别重要和常用,和"阻塞队列" 类似,也会有专门的服务器(用来在分布式系统中 实现定时器的效果)

如果定的任务时间都是一样的值,接下来任务的执行顺序可能是串行的,也可能是并发的(取决于定时器的具体实现)

使用举例 

TimerTask本质上就是Runnable的进一步实现

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class Demo31 {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer=new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello3");
            }
        },3000);//表示延时3秒钟 打印hello3

        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello2");
            }
        },2000);

        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello1");
            }
        },1000);
        System.out.println("程序开始执行");
    }
}

定时器的模拟实现

定时器的实现步骤:

1. 创建类,描述一个要执行的任务(任务的内容,任务的时间)
2. 管理多个任务,通过一定的数据结构,把多个任务存起来
3. 有专门的线程,执行这里面的任务

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.PriorityQueue;
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;

class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask> {
    private Runnable runnable;
    // 此处这里的 time, 通过毫秒时间戳, 表示这个任务具体啥时候执行.
    private long time;

    public MyTimerTask(Runnable runnable, long delay) {
        this.runnable = runnable;
        this.time = System.currentTimeMillis() + delay;
    }

    public void run() {
        runnable.run();
    }

    public long getTime() {
        return time;
    }

    @Override
    public int compareTo(MyTimerTask o) {
        // 此处这里的 - 的顺序, 就决定了这里是大堆还是小堆.
        // 此处需要小堆.
        // 这里是谁减谁, 不要背. 可以先写成一种顺序, 试试.
        return (int) (this.time - o.time);
        // return (int) (o.time - this.time);
    }
}

class MyTimer {
    private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();
    private Object locker = new Object();

    public MyTimer() {
        // 创建线程, 负责执行上述队列中的内容
        Thread t = new Thread(() -> {
            try {
                while (true) {
                    synchronized (locker) {
                        while (queue.isEmpty()) {
                            locker.wait();
                        }
                        MyTimerTask current = queue.peek();
                        // 比如, 当前时间是 10:30, 任务时间是 12:00, 不应该执行.
                        // 如果当前时间是 10:30, 任务时间是 10:29, 应该执行
                        if (System.currentTimeMillis() >= current.getTime()) {
                            // 要执行任务
                            current.run();
                            // 把执行过的任务, 从队列中删除.
                            queue.poll();
                        } else {
                            // 先不执行任务
                            locker.wait(current.getTime() - System.currentTimeMillis());
                            // Thread.sleep(current.getTime() - System.currentTimeMillis());
                        }
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });
        t.start();
    }

    public void schedule(Runnable runnable, long delay) {
        synchronized (locker) {
            MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(runnable, delay);
            queue.offer(myTimerTask);
            locker.notify();
        }
    }
}

选定数据结构 

按照时间来执行任务,只要能够确定所有任务中时间最小的任务,判定其是否到达执行时间即可(其他时间的任务必定排在 时间最小任务后面),所以使用优先级队列是最好的选择

为啥不使用BlockingQueue阻塞队列作为实现定时器的数据结构?

• 阻塞队列里的take里也有一把锁,容易出现死锁情况
• 代码的复杂程度会增加

对于所有的修改操作都要加上锁

线程安全问题

通过对进队列和出队列进行加锁

使用wait操作,避免出现 "线程饿死" 这种情况

不使用sleep 

为啥使用wait,不使用sleep让线程阻塞?

业界实现定时器除了基于优先级队列的方式之外,还有一种典型的实现方式,"时间轮"(也是一种巧妙设计的数据结构)