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一、线程池介绍

线程池（Thread Pool）是一种基于多线程处理的服务器架构，它预先创建并维护一组线程，用于处理异步任务或并发请求。线程池的设计目的是减少创建和销毁线程的开销，提高系统的响应速度和吞吐量。

(一)线程池的主要核心原理

创建一个池子，池子中是空的。
提交任务时，池子会创建新的线程对象，任务执行完毕，线程归还给池子。下次再次提交任务时，不需要创建新的线程，直接复用已有的线程即可。
但是如果提交任务时，池子中没有空闲线程，也无法创建新的线程，任务就会排队等待。

二、线程池代码实现

实现步骤：

创建线程池
提交任务
所有的任务全部执行完毕，关闭线程池

Excutors：线程池的工具类通过调用方法返回不同类型的线程池对象。

public static ExecutorService newCachedThreadPool(); 创建一个没有上限的线程池
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads); 创建有上限的线程池

(一)创建只有一个线程的线程池(了解)

private static void demo1() {// 创建只有一个线程的线程池ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();// 不能并发   假设有10个任务，只有一个执行，其他9个都在等待for (int i = 0; i < 10; i++) {executorService.submit(()-> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行了"));}// 异步任务执行完之后关闭线程池
//        executorService.shutdown();// 立即关闭线程池executorService.shutdownNow();}

运行结果：

(二)指定线程池中线程的数量(了解)

private static void demo2() {// 指定线程池中线程的数量ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);for (int i = 0; i < 20; i++) {executorService.submit(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行了"));}}

运行结果：无论提交多少个新任务，只会创建指定线程数

(三)创造一个可以伸缩的线程池对象

private static void demo3() {ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();for (int i = 0; i < 10; i++) {executorService.submit(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行了"));}
}

运行结果：

(四)创建一个可以延迟的线程池对象

private static void demo4() {// 创建一个可以延迟的线程池对象ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(10);long start = System.currentTimeMillis();scheduledExecutorService.schedule(() -> {long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end-start); // 5018System.out.println("hello Thread");}, 5, TimeUnit.SECONDS);
}

运行结果：

三、自定义线程池——ThreadPoolExecutor

(一)自定义线程池的七个参数

参数	参数解释	参数范围
int corePoolSize	核心线程数量	不能小于0
int maximumPoolSize	最大线程数量	不能小于等于0，最大数量>=核心线程数
long keepAliveTime	在指定的时间内回收线程	不能小于0
TimeUnit unit	时间单位	用TimeUnit指定
BlockingQueue<Runnable> workQueue	任务队列	不能为null 最大线程数中排满了，多余的队列就会在任务队列中排队等待实现类： ArrayBlockingQueue 有界队列 LinkedBlockingQueue 无界队列 PriorityBlockingQueue 优先队列
ThreadFactory threadFactory	创建线程工厂	不能为null 传入Executors.defaultThreadFactory()
RejectedExecutionHandler handler	任务的拒绝策略	不能为null 当线程池和任务队列都满了的时候的拒绝策略，该策略在主线程执行默认传入： new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()

1.自定义线程池任务拒绝策略

设置核心线程数为3，最大线程数为6，队列长度为3：

        提交3个任务：此时线程池中就会创建3个线程来处理这3个任务；

        提交5个任务：此时线程池中会创建3个线程来处理3个任务，剩余的2个任务就会在任务队列中排队等待，等有了空余的线程，后面2个任务才会被执行；

        提交8个任务：此时线程池中会创建3个线程来处理3个任务，后面3个任务就会在队列中排队等待，线程池创建临时线程处理剩下2个任务；

        因此，创建临时线程的条件：核心线程都在运行，任务队列中已经排满了，才会创建临时线程处理后面的任务。

        任务在执行的时候，并不一定会按照提交的顺序来执行，先提交的任务不一定先执行。

        提交10个任务：此时提交的任务数量已经超过了最大线程数+队列长度。处理方案：线程池中会创建3个线程来处理3个任务，有3个任务在队列中等待，线程池中会创建3个临时线程处理3个任务，剩下1个任务就会触发任务的拒绝策略。

2.代码实现线程池

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(10, 100, 5,TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10),Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
// 执行
threadPoolExecutor.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行了"));

(二)封装线程池

线程池在整个项目中只有一个，所以可以将线程池与单例模式相结合。

public class ThreadPoolUtil {private ThreadPoolUtil() {}private static final ThreadPoolUtil THREAD_POOL_UTIL = new ThreadPoolUtil();private static final ThreadPoolExecutor THREAD_POOL_EXECUTOR;private static final ScheduledThreadPoolExecutor SCHEDULED_THREAD_POOL_EXECUTOR;static {THREAD_POOL_EXECUTOR = new ThreadPoolExecutor(10, 100, 5, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10),Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());SCHEDULED_THREAD_POOL_EXECUTOR = new ScheduledThreadPoolExecutor(5, Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());}public static ThreadPoolUtil getInstance() {return THREAD_POOL_UTIL;}// 异步执行public void execute(Runnable runnable) {THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(runnable);}// 延迟执行public void delay(Runnable runnable, long time, TimeUnit timeUnit) {SCHEDULED_THREAD_POOL_EXECUTOR.schedule(runnable, time, timeUnit);}// 传入Callable接口的实现类public <V> void task(Callable<V> callable) {THREAD_POOL_EXECUTOR.submit(callable);}// 停止线程public void release() {THREAD_POOL_EXECUTOR.shutdown();}public void releaseNow() {THREAD_POOL_EXECUTOR.shutdownNow();}public void shutdown() {SCHEDULED_THREAD_POOL_EXECUTOR.shutdown();}public void shutdownNow() {SCHEDULED_THREAD_POOL_EXECUTOR.shutdownNow();}
}

测试封装后的线程池：

public static void main(String[] args) {// 测试封装后的线程池ThreadPoolUtil3.getInstance().execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " hello Thread"));
}// pool-1-thread-1 hello Thread

(三)最大并行数

使用代码可以获取当前电脑的最大并行数：

public class MyThreadPoolDemo2 {public static void main(String[] args) {int count = Runtime.getRuntime().availableProcessors();System.out.println(count); // 6}
}

线程池的大小：

计算比较多，读取本地文件和连接数据库的操作比较少，使用：

CPU密集型运算：最大并行数+1

读取本地文件和连接数据库的操作比较多，使用：

I/O密集型运算：最大并行数 * 期望CPU利用率 * (总时间(CPU计算时间+等待时间) / CPU计算时间)

四、ThreadLocal

(一)ThreadLocal基本介绍

每一个线程有一个自己的ThreadLocal，ThreadLocal本质上是线程的一个映射。

ThreadLocal 是 Java 中的一个类，它提供了线程局部变量。每个使用该变量的线程都有其自己的独立初始化变量副本，因此每个线程可以访问到自己的线程局部变量，而不会影响到其他线程中的变量。这在多线程编程中非常有用，因为它可以避免共享资源的同步问题。

ThreadLocal的作用：在线程之间传递数据，即从线程的上游到线程的下游；解决并发安全的问题。

出现线程安全隐患的条件：

共享资源
写操作
多线程(通过加锁，可以破坏多线程，局部变成单线程)

(二)使用ThreadLocal传递数据

public class TestDemo3 {private static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();public static void main(String[] args) {String str = "hello e";threadLocal.set(str);a();}private static void a() {b();}private static void b() {c();}private static void c() {d();}private static void d() {e();}private static void e() {System.out.println(threadLocal.get());}
}

(三)解决线程安全隐患——破坏共享资源

定义一个打印机类，再定义两个线程，调用打印机，实现论文打印的功能，每个线程打印3行论文，并且一个线程打印完，另一个线程才能打印。

public class TestDemo4 {public static void main(String[] args) {Printer printer = new Printer();new Thread(new GFS(printer)).start();new Thread(new BFM(printer)).start();}
}class Printer {public void print(String str) {System.out.println("打印机在打印" + str);}
}class GFS implements Runnable {private Printer printer;public GFS(Printer printer) {this.printer = printer;}@Overridepublic void run() {printer.print(printer + "高富帅");printer.print(printer + "高富帅");printer.print(printer + "高富帅");}
}class BFM implements Runnable {private Printer printer;public BFM(Printer printer) {this.printer = printer;}@Overridepublic void run() {printer.print(printer + "白富美");printer.print(printer + "白富美");printer.print(printer + "白富美");}
}

运行结果：打印输出是乱序的

使用synchronized锁，使其连续打印：

class GFS implements Runnable {private Printer printer;public GFS(Printer printer) {this.printer = printer;}@Overridepublic void run() {synchronized (printer) {printer.print(printer + "高富帅");printer.print(printer + "高富帅");printer.print(printer + "高富帅");}}
}class BFM implements Runnable {private Printer printer;public BFM(Printer printer) {this.printer = printer;}@Overridepublic void run() {synchronized (printer) {printer.print(printer + "白富美");printer.print(printer + "白富美");printer.print(printer + "白富美");}}
}

运行结果：

加锁是破坏多线程，使其每次只执行一个线程，除了这种方法，我们也可以共享资源：

通过重写ThreadLocal的initialValue方法，使其返回值为指定的值，源码默认为null：

protected T initialValue() {return null;
}

public class TestDemo4 {public static ThreadLocal<Printer> threadLocal = new ThreadLocal<>() {// 匿名内部类，重写initialValue方法@Overrideprotected Printer initialValue() {return new Printer();}};// lambda表达式
//    static ThreadLocal<Printer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> new Printer());public static void main(String[] args) {new Thread(new GFS()).start();new Thread(new BFM()).start();}
}class Printer {public void print(String str) {System.out.println("打印机在打印" + str);}
}class GFS implements Runnable {@Overridepublic void run() {Printer printer = TestDemo4.threadLocal.get();printer.print(printer + "高富帅");printer.print(printer + "高富帅");printer.print(printer + "高富帅");}
}class BFM implements Runnable {@Overridepublic void run() {Printer printer = TestDemo4.threadLocal.get();printer.print(printer + "白富美");printer.print(printer + "白富美");printer.print(printer + "白富美");}
}

运行结果：打印虽然是乱序的，但是资源是一个线程一份的，地址值有2个：

ThreadLocal与synchronized锁：

当需要共享资源的时候，例如卖票，就使用synchronzied锁；

当一个线程一份资源的时候，就使用ThreadLocal。

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一、线程池介绍

(一)线程池的主要核心原理

二、线程池代码实现

(一)创建只有一个线程的线程池(了解)

(二)指定线程池中线程的数量(了解)

(三)创造一个可以伸缩的线程池对象

(四)创建一个可以延迟的线程池对象

三、自定义线程池——ThreadPoolExecutor

(一)自定义线程池的七个参数

1.自定义线程池任务拒绝策略

2.代码实现线程池

(二)封装线程池

(三)最大并行数

四、ThreadLocal

(一)ThreadLocal基本介绍

(二)使用ThreadLocal传递数据

(三)解决线程安全隐患——破坏共享资源

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