Пул потоков Java управляет пулом рабочих потоков. Он содержит очередь, которая хранит задачи, ожидающие выполнения. Мы можем использовать ThreadPoolExecutor для создания пула потоков в Java. Пул потоков Java управляет набором потоков Runnable. Рабочие потоки выполняют потоки Runnable из очереди. java.util.concurrent.Executors предоставляет фабричные и вспомогательные методы для интерфейса java.util.concurrent.Executor для создания пула потоков в Java. Executors – это утилитарный класс, который также предоставляет полезные методы для работы с ExecutorService, ScheduledExecutorService, ThreadFactory и Callable классами через различные фабричные методы. Давайте напишем простую программу, чтобы объяснить ее работу. Сначала нам нужно иметь класс Runnable, названный WorkerThread.java
package com.journaldev.threadpool;
public class WorkerThread implements Runnable {
private String command;
public WorkerThread(String s){
this.command=s;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Start. Command = "+command);
processCommand();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" End.");
}
private void processCommand() {
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public String toString(){
return this.command;
}
}
Пример ExecutorService
Вот тестовый класс программы SimpleThreadPool.java, где мы создаем фиксированный пул потоков из фреймворка Executors.
package com.journaldev.threadpool;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class SimpleThreadPool {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Runnable worker = new WorkerThread("" + i);
executor.execute(worker);
}
executor.shutdown();
while (!executor.isTerminated()) {
}
System.out.println("Finished all threads");
}
}
В приведенной выше программе мы создаем пул потоков фиксированного размера из 5 рабочих потоков. Затем мы отправляем 10 заданий в этот пул, поскольку размер пула равен 5, он начнет работать над 5 заданиями, а другие задания будут находиться в состоянии ожидания; как только одно из заданий завершится, другое задание из очереди ожидания будет выбрано рабочим потоком и выполнено. Вот результат выполнения приведенной выше программы.
pool-1-thread-2 Start. Command = 1
pool-1-thread-4 Start. Command = 3
pool-1-thread-1 Start. Command = 0
pool-1-thread-3 Start. Command = 2
pool-1-thread-5 Start. Command = 4
pool-1-thread-4 End.
pool-1-thread-5 End.
pool-1-thread-1 End.
pool-1-thread-3 End.
pool-1-thread-3 Start. Command = 8
pool-1-thread-2 End.
pool-1-thread-2 Start. Command = 9
pool-1-thread-1 Start. Command = 7
pool-1-thread-5 Start. Command = 6
pool-1-thread-4 Start. Command = 5
pool-1-thread-2 End.
pool-1-thread-4 End.
pool-1-thread-3 End.
pool-1-thread-5 End.
pool-1-thread-1 End.
Finished all threads
Выходные данные подтверждают, что в пуле есть пять потоков с названиями от “pool-1-thread-1” до “pool-1-thread-5”, и они отвечают за выполнение представленных задач в пуле.
Пример ThreadPoolExecutor
Класс Executors предоставляет простую реализацию ExecutorService с использованием ThreadPoolExecutor, но ThreadPoolExecutor предоставляет гораздо больше возможностей. Мы можем указать количество потоков, которые будут активны при создании экземпляра ThreadPoolExecutor, и можем ограничить размер пула потоков, а также создать нашу собственную реализацию RejectedExecutionHandler для обработки задач, которые не могут поместиться в очередь рабочих. Вот наша собственная реализация интерфейса RejectedExecutionHandler.
package com.journaldev.threadpool;
import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
public class RejectedExecutionHandlerImpl implements RejectedExecutionHandler {
@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
System.out.println(r.toString() + " is rejected");
}
}
ThreadPoolExecutor предоставляет несколько методов, с помощью которых мы можем узнать текущее состояние исполнителя, размер пула, количество активных потоков и количество задач. У меня есть мониторный поток, который будет выводить информацию об исполнителе через определенный интервал времени.
package com.journaldev.threadpool;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
public class MyMonitorThread implements Runnable
{
private ThreadPoolExecutor executor;
private int seconds;
private boolean run=true;
public MyMonitorThread(ThreadPoolExecutor executor, int delay)
{
this.executor = executor;
this.seconds=delay;
}
public void shutdown(){
this.run=false;
}
@Override
public void run()
{
while(run){
System.out.println(
String.format("[monitor] [%d/%d] Active: %d, Completed: %d, Task: %d, isShutdown: %s, isTerminated: %s",
this.executor.getPoolSize(),
this.executor.getCorePoolSize(),
this.executor.getActiveCount(),
this.executor.getCompletedTaskCount(),
this.executor.getTaskCount(),
this.executor.isShutdown(),
this.executor.isTerminated()));
try {
Thread.sleep(seconds*1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
Вот пример реализации пула потоков с использованием ThreadPoolExecutor.
package com.journaldev.threadpool;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class WorkerPool {
public static void main(String args[]) throws InterruptedException{
//Реализация RejectedExecutionHandler
RejectedExecutionHandlerImpl rejectionHandler = new RejectedExecutionHandlerImpl();
//Получить реализацию ThreadFactory для использования
ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
//создание ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor executorPool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 10, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(2), threadFactory, rejectionHandler);
//запустить поток мониторинга
MyMonitorThread monitor = new MyMonitorThread(executorPool, 3);
Thread monitorThread = new Thread(monitor);
monitorThread.start();
//подать работу в пул потоков
for(int i=0; i<10; i++){
executorPool.execute(new WorkerThread("cmd"+i));
}
Thread.sleep(30000);
//остановить пул
executorPool.shutdown();
//остановить поток мониторинга
Thread.sleep(5000);
monitor.shutdown();
}
}
Обратите внимание, что при инициализации ThreadPoolExecutor мы устанавливаем начальный размер пула как 2, максимальный размер пула как 4, а размер очереди работ – как 2. Таким образом, если выполняются 4 задачи и добавляются еще задачи, очередь работ будет содержать только 2 из них, а остальные будут обрабатываться RejectedExecutionHandlerImpl. Вот результат работы вышеуказанной программы, который подтверждает вышесказанное.
pool-1-thread-1 Start. Command = cmd0
pool-1-thread-4 Start. Command = cmd5
cmd6 is rejected
pool-1-thread-3 Start. Command = cmd4
pool-1-thread-2 Start. Command = cmd1
cmd7 is rejected
cmd8 is rejected
cmd9 is rejected
[monitor] [0/2] Active: 4, Completed: 0, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [4/2] Active: 4, Completed: 0, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
pool-1-thread-4 End.
pool-1-thread-1 End.
pool-1-thread-2 End.
pool-1-thread-3 End.
pool-1-thread-1 Start. Command = cmd3
pool-1-thread-4 Start. Command = cmd2
[monitor] [4/2] Active: 2, Completed: 4, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [4/2] Active: 2, Completed: 4, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
pool-1-thread-1 End.
pool-1-thread-4 End.
[monitor] [4/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [0/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: true, isTerminated: true
[monitor] [0/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: true, isTerminated: true
Обратите внимание на изменение активных, выполненных и общего количества выполненных задач исполнителя. Мы можем вызвать метод shutdown(), чтобы завершить выполнение всех представленных задач и завершить работу пула потоков. Если вы хотите запланировать задачу для выполнения с задержкой или периодически, то вы можете использовать класс ScheduledThreadPoolExecutor. Узнайте больше о них на Java Schedule Thread Pool Executor.