彻底了解线程池的原理—40行从零开始自己写线程池

在我们的日常的编程当中，并发是始终离不开的主题，而在并发多线程当中，线程池又是一个不可规避的问题。多线程可以提高我们并发程序的效率，可以让我们不去频繁的申请和释放线程，这是一个很大的花销，而在线程池当中就不需要去频繁的申请线程，他的主要原理是申请完线程之后并不中断，而是不断的去队列当中领取任务，然后执行，反复这样的操作。在本篇文章当中我们主要是介绍线程池的原理，因此我们会自己写一个非常非常简单的线程池，主要帮助大家理解线程池的核心原理！！！,我们首先来看一个使用线程池的例子：,在上面的例子当中，我们使用Executors.newFixedThreadPool去生成来一个固定线程数目的线程池，在上面的代码当中我们是使用5个线程，然后通过execute方法不断的去向线程池当中提交任务，大致流程如下图所示：,,线程池通过execute函数不断的往线程池当中的任务队列加入任务，而线程池当中的线程会不断的从任务队列当中取出任务，然后进行执行，然后继续取任务，继续执行....，线程的执行过程如下：,根据上面所谈到的内容，现在我们的需求很清晰了，首先我们需要有一个队列去存储我们所需要的任务，然后需要开启多个线程不断的去任务队列当中取出任务，然后进行执行，然后重复取任务执行任务的操作。,在我们前面提到的线程池实现的原理当中有一个非常重要的数据结构，就是ArrayBlockingQueue阻塞队列，它是一个并发安全的数据结构，我们首先先简单介绍一下这个数据结构的使用方法。（如果你想深入了解阻塞队列的实现原理，可以参考这篇文章JDK数组阻塞队列源码剖析）,我们主要用的是ArrayBlockingQueue的下面两个方法：,下面是一份测试代码：,上面代码输出结果：,上面代码的执行顺序是：,线程thread会将0-4这5个数据加入到队列当中，但是在加入第6个数据的时候，阻塞队列已经满了，因此在加入数据的时候线程thread会被阻塞，然后主线程在休息一秒之后中断了线程thread，然后线程thread发生了中断异常，然后被捕获进入catch代码块，然后函数返回，线程thread就不会一直被阻塞了，这一点在我们后面写线程池非常重要！！！,在前文当中我们已经提到了我们的线程需要不断的去任务队列里面取出任务然后执行，我们设计一个Worker类去做这件事！,Worker实现的代码如下：,线程池实现代码：,测试代码：,上面的代码是可以正常执行并且结束的，这个输出太长了这里只列出部分输出结果：,从上面的输出我们可以看见线程池当中只有5个线程，这5个线程在不断从队列当中取出任务然后执行，因为我们可以看到同一个线程的名字输出了多次。,在本篇文章当中主要介绍了线程池的原理，以及我们应该去如何设计一个线程池，同时也介绍了在阻塞队列当中一个非常重要的数据结构ArrayBlockingQueue的使用方法。,线程池当中有一个阻塞队列去存放所有被提交到线程池当中的任务。,所有的Worker会不断的从任务队列当中取出任务然后执行。,线程池的shutDown方法其实比较难思考该怎么实现的，首先在我们真正关闭线程池之前需要将任务队列当中所有的任务执行完成，然后将所有的线程停下来。,在所有的任务执行完成之后，可能有的线程就会阻塞在take方法上（从队列当中取数据的方法，如果队列为空线程会阻塞），好在ArrayBlockingQueue在实现的时候就考虑到了这个问题，只需要其他线程调用了这个被阻塞线程的interrupt方法的话，线程就可以通过捕获异常恢复执行，然后判断isStopped，如果需要停止了就跳出while循环，这样的话我们就可以完成所有线程的停止操作了。,