Java自定义线程池实现

自定义线程池 简介任务图示阻塞队列 BlockingQueue<T>ReentrantLock代码 线程池 ThreadPool工作线程类 Worker 拒绝策略接口代码测试类 TestThreadPool为什么需要j = i？（lambad表达式相关） 测试结果拒绝策略：让调用者自己执行任务拒绝策略：让调用者放弃任务执行

简介

学习 黑马JUC 并发编程 过程中根据教程完成的线程池案例

任务图示

线程池Thread Pool保存工作资源，即n个工作线程，通过从任务队列Blocking Queue中获取m个任务执行。

阻塞队列 BlockingQueue

注意ReentrantLock类的使用

包括任务队列、生产者消费者锁、容量capcity、阻塞获取、带时阻塞获取、阻塞添加、带时阻塞添加、带拒绝策略的添加

由Blocking Queue对获取任务或者添加任务的操作进行阻塞管理，分别设置生产者锁（任务队列满则阻塞生产者，停止添加任务）、消费者锁（任务队列空则阻塞消费者，停止获取任务）。

ReentrantLock

基本语法：

reentrantLock.lock(); try{ // 临界区 } finally { // 释放锁 reentrantLock.unlock(); }

创建条件变量，以及 阻塞 和 唤醒 的基本使用

代码 @Slf4j(topic = "c.BlockingQueue") class BlockingQueue<T> { // 1. 任务队列 private Deque<T> queue = new ArrayDeque<>(); // 2. 锁 private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // 3. 生产者条件变量 private Condition fullWaitSet = lock.newCondition(); // 4. 消费者条件变量 private Condition emptyWaitSet = lock.newCondition(); // 5. 容量 private int capcity; public BlockingQueue(int capcity) { this.capcity = capcity; } // 带超时阻塞获取 public T poll(long timeout, TimeUnit unit) { lock.lock(); try { //将timeout统一转换为 纳秒 long nanos = unit.toNanos(timeout); //如果任务队列为空，在消费者阻塞队列中，超时时间内循环阻塞 while(queue.isEmpty()){ try{ if (nanos <= 0){ return null; } //超时时间内进行 空队列阻塞 nanos = emptyWaitSet.awaitNanos(nanos); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } } T t = queue.removeFirst(); //唤醒 生产者阻塞队列 中的线程 fullWaitSet.signal(); return t; }finally{ lock.unlock(); } } // 阻塞获取 public T take() { lock.lock(); try{ //循环阻塞 while(queue.isEmpty()){ try { emptyWaitSet.await(); }catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } } T t = queue.removeFirst(); fullWaitSet.signal(); return t; }finally{ lock.unlock(); } } // 阻塞添加 public void put(T task) { lock.lock(); try{ while(queue.size() >= capcity){ try{ log.debug("等待加入任务队列————任务：{} ", task); fullWaitSet.await(); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } } log.debug("加入任务队列————任务： {}", task); queue.addLast(task); emptyWaitSet.signal(); }finally{ lock.unlock(); } } // 带超时时间阻塞添加 public boolean offer(T task, long timeout, TimeUnit timeUnit) { lock.lock(); try{ long nanos = timeUnit.toNanos(timeout); while(queue.size() >= capcity){ if(nanos <= 0) { return false; } try { log.debug("等待加入任务队列————任务：{} ", task); //awaitNanos返回剩余等待时间 nanos = fullWaitSet.awaitNanos(nanos); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } } log.debug("加入任务队列————任务： {}", task); queue.addLast(task); emptyWaitSet.signal(); return true; }finally{ lock.unlock(); } } public int size() { lock.lock(); try { return queue.size(); } finally { lock.unlock(); } } public void tryPut(RejectPolicy<T> rejectPolicy, T task) { lock.lock(); try{ //判断队列是否满 if(queue.size() >= capcity){ //使用拒绝策略 rejectPolicy.reject(this, task); } else{ log.debug("加入任务队列————任务： {}", task); queue.addLast(task); emptyWaitSet.signal(); } }finally{ lock.unlock(); } } } 线程池 ThreadPool

包含 阻塞队列 、工作线程集合、线程数量、超时时间设置、执行任务

//线程池 @Slf4j(topic = "c.ThreadPool") class ThreadPool { // 任务队列 private BlockingQueue<Runnable> taskQueue; // 线程集合 private HashSet<Worker> workers = new HashSet<>(); // 核心线程数 private int coreSize; // 获取任务时的超时时间 private long timeout; private TimeUnit timeUnit; private RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy; //初始化 public ThreadPool(int coreSize, long timeout, TimeUnit timeUnit, int queueCapcity, RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy) { this.coreSize = coreSize; this.timeout = timeout; this.timeUnit = timeUnit; this.taskQueue = new BlockingQueue<>(queueCapcity); this.rejectPolicy = rejectPolicy; } // 执行任务 public void execute(Runnable task) { synchronized (workers){ if(workers.size() < coreSize){ Worker worker = new Worker(task); log.debug("新增 worker 投入工作————工作线程：{}, 任务：{}", worker, task); workers.add(worker); worker.start(); }else{ taskQueue.tryPut(rejectPolicy, task); } } } class Worker extends Thread{...} } 工作线程类 Worker

线程池ThreadPool的内部类，主要设置了线程的执行方法， 没有设置超时时间，线程执行完所有任务之后不会被销毁，而是继续等待更多任务，设置超时时间线程则会在长时间获取不到任务后结束执行 while(task != null || (task = taskQueue.take()) != null)循环获取任务队列中的任务并执行 while(task != null || (task = taskQueue.poll(timeout, timeUnit)) != null) 为带超时的执行方法，循环到超时时间则停止循环

一个线程与一个任务（不带超时）

一个线程与一个任务（带超时）

class Worker extends Thread{ private Runnable task; public Worker(Runnable task){ this.task = task; } @Override public void run() { //task不为空执行任务，执行完毕再从任务队列中获取任务并执行 //while(task != null || (task = taskQueue.take()) != null){ //超时设置 while(task != null || (task = taskQueue.poll(timeout, timeUnit)) != null){ try { log.debug("线程正在执行————任务：{}", task); task.run(); } catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } finally { task = null; } } synchronized (workers){ log.debug("worker 被移除————工作线程：{}", this); workers.remove(this); } } } 拒绝策略接口

在任务队列满时设置不同的策略处理之后再申请添加的队列

@FunctionalInterface // 拒绝策略 interface RejectPolicy<T> { void reject(BlockingQueue<T> queue, T task); } 代码测试类 TestThreadPool

初始化ThreadPool时使用lambda表达式实现拒绝策略，threadPool.execute(() -> { } 传入的就是任务的内容，设置Thread.sleep(1000L) 用于测试拒绝策略

@Slf4j(topic = "c.TestThreadPool") public class TestThreadPool{ public static void main(String[] args) { ThreadPool threadPool = new ThreadPool(2, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS, 2, (queue, task)->{ // 1. 死等 // queue.put(task); // 2) 带超时等待 // queue.offer(task, 1500, TimeUnit.MILLISECONDS); // 3) 让调用者放弃任务执行 // log.debug("放弃{}", task); // 4) 让调用者抛出异常 // throw new RuntimeException("任务执行 失败 " + task); // 5) 让调用者自己执行任务 task.run(); }); for (int i = 0; i < 10; i++) { int j = i; threadPool.execute(() -> { try { Thread.sleep(1000L); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } log.debug("{}", j); }); } } } 为什么需要j = i？（lambad表达式相关）

Lambda表达式内部引用的变量必须是final或者是事实上的final（即在Lambda表达式内部没有改变过它的值）。在Java 8之前，匿名内部类内部引用的局部变量必须声明为final。在Java 8中，这一规则放宽了一些，但要求这些变量的值在编译时确定，所以被称为"effectively final"（事实上的final）。

i虽然在每次循环中都有不同的值，但它是在Lambda表达式内部引用的。由于Lambda表达式的执行是延迟的，当Lambda表达式被执行时，循环可能已经结束，i的值可能已经改变。为了避免这种情况，需要将i赋值给一个final或者事实上的final变量j，以确保Lambda表达式内部引用的变量是不可变的。

因此，通过将i赋值给j，保证了在Lambda表达式内部引用的j是不可变的，从而避免了可能出现的并发问题。

测试结果 拒绝策略：让调用者自己执行任务

跟如上测试代码一样：coreSize 工作线程数 2，queueCapctiy 任务队列容量 2 ，循环执行10个任务，采用 task.run() 主线程执行的拒绝策略

任务0、1被线程执行，2、3 放入任务队列中，之后也被线程执行，其余线程则被主线程直接执行

拒绝策略：让调用者放弃任务执行

任务0、1被线程执行，2、3 放入任务队列中，之后也被线程执行，其余线程则被放弃