多线程案例(线程池篇)

线程池

线程池是什么

进程本身已经能够做到并发编程，但由于进程太"重量"了，创建和销毁的成本比较高(需要申请和释放资源)，线程可以看作是轻量级的进程(共用一组系统资源)。虽然如此，但是在更频繁的创建和释放的情况下，线程也抗不住了，因此要做进一步的优化，其中有两种方式：线程池和协程(纤程)
协程：轻量级线程

线程池：就是把线程创建好之后，放到池子里，需要使用线程，就直接从池子里取，而不是通过系统来创建，当线程用完了，就将线程还到池子里，而不是通过系统来销毁,通过线程池的方法来进一步提高效率

【为什么将线程放到池子里，从池子里取线程就要比从系统创建线程更高效呢？】

从池子里取线程，属于纯用户态操作，通过系统来创建线程，设及内核态操作，通常认为，牵扯到内核态的操作，就要比纯用户态的操作更低效

【为什么用户态操作比内核态操作更高效呢？】

线程池存在的意义：减少用户态和内核态之间的交互，把更多的工作放到用户态去完成，通过这种方式提高程序效率
协程：是一种轻量级的用户态线程。简单来说，线程的调度是由操作系统负责，线程的睡眠、等待、唤醒的时机是由操作系统控制，开发者无法决定。使用协程，开发者可以自行控制程序切换的时机，可以在一个函数执行到一半的时候中断执行，让出CPU，在需要的时候再回到中断点继续执行。因为切换的时机是由开发者来决定的，就可以结合业务的需求来实现一些高级的特性。

标准库中的线程池

• 使用 Executors.newFixedThreadPool(10) 能创建出固定包含 10 个线程的线程池.
• 返回值类型为 ExecutorService
• 通过 ExecutorService.submit 可以注册一个任务到线程池中.

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

public class threadpool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService pool= Executors.newFixedThreadPool(10);
        for(int i=0;i<100;i++){
            pool.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello pool");
                }
            });
        }
    }
}

执行结果：

虽然我们创建的线程池中只有10个线程，而我们线程池中submit了100个任务 因为线程池中的线程执行完一个任务后，可以接着执行下一个任务

Executors 创建线程池的几种方式

• newFixedThreadPool: 创建固定线程数的线程池
• newCachedThreadPool: 创建线程数目动态增长的线程池.
• newSingleThreadExecutor: 创建只包含单个线程的线程池.
• newScheduledThreadPool: 设定 延迟时间后执行命令，或者定期执行命令. 是进阶版的 Timer.

Executors里面的各种工厂方法，其实都是针对ThreadPoolExecutor这个类的进行了new，并且传入了不同风格的参数，来达到构造不同种类线程池的目的

工厂方法及工厂模式

newFixedThreadPool是Executors类的静态方法，借助静态方法来创建实例，像这样的方法，称为"工厂方法"，对应的设计模式就叫做"工厂模式".

通常情况下，创建对象借助new关键字，调用构造方法来实现的，但是在C++/Java中的构造方法，有很多的限制，在很多时候不方便使用，因此就需要给构造方法在包装一层，外面起到包装作用的方法就是工厂方法

构造方法受到的限制，比如构造方法的名字必须和类名相同，如果想要实现不同版本的构造，就需要重载，而重载又要受到限制(参数类型，个数，顺序不同)

通过工厂模式解决上述问题：

//表示一个点
class Point{
    double x;
    double y;
    double r;
    double a;


    public void setX(double x) {
        this.x = x;
    }

    public void setY(double y) {
        this.y = y;
    }

    public void setR(double r) {
        this.r = r;
    }
    public void setA(double a) {
        this.a = a;
    }

    public static Point makePointByXY(double x, double y){
       Point point=new Point();
      point.setX(x);
      point.setY(y);
      return point; 
    }
    public static  Point makePointByRA(double r,double a){
        Point point=new Point();
        point.setR(r);
        point.setA(a);
        return point;
    }
}

实现线程池

• 简单实现成可指定线程个数的线程池
• 核心操作为 submit, 将任务加入线程池中
• 使用 Runnable 描述一个任务
• 使用一个 BlockingQueue 组织所有的任务
• 每个 worker 线程要做的事情: 不停的从 BlockingQueue 中取任务并执行.

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class MyThreadPool {
  private BlockingQueue<Runnable> queue=new LinkedBlockingQueue<>();

  public void submit(Runnable runnable) throws InterruptedException {
   queue.put(runnable);
  }
  //在构造方法中创建线程，让这些线程来执行任务
 public MyThreadPool(int n){

 for(int i=0;i<n;i++){
    Thread worker=new Thread(()->{
        while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){
            try {
                Runnable runnable = queue.take();
                runnable.run();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
                break;
            }
        }
    });
  worker.start();
 }
 }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThreadPool pool=new MyThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            pool.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello MyPool");
                }
            });
        }
    }
}

执行结果：

【补充】：

线程池和字符串常量池都是广义的概念
Java里面JVM中实现了字符串常量池，我们在自己写的Java业务代码中，也能实现自己版本的字符串常量池
线程池在Java标准库中提供里线程池的实现，我们自己也可以写自己版本的实现