Java 執行緒池詳解：從入門到精通

Java 執行緒池是一種用於管理和重複使用執行緒的資源池。它提供了創建、銷毀和管理線程的統一機制，幫助開發者提升應用程式效能並簡化並發程式設計。

優點

• 提高效能：執行緒池可以節省建立和銷毀執行緒的開銷，尤其是在需要頻繁建立和銷毀執行緒的應用程式中。
• 控制並發：透過設定執行緒池的大小，可以控制應用程式中同時執行的執行緒數量，防止過多的執行緒爭用資源。
• 故障安全性：當執行緒池中的執行緒發生例外狀況時，執行緒池會自動處理並恢復，確保應用程式的無縫運作。

主要元件

• Executor：Executor 是線程池的主要接口，它提供了一組方法用於建立、提交和管理任務。
• ThreadPoolExecutor：ThreadPoolExecutor 是 Executor 介面的實現，它提供了對執行緒池大小、執行緒建立策略、任務佇列等特性的控制。
• 任務佇列：任務佇列用於儲存提交給執行緒池的未執行任務。任務隊列可以是有界的（固定大小）或無界的（無限大小）。
• 線程工廠：線程工廠用於建立線程池中的線程，它提供了自訂線程創建策略和屬性的選項。

工作原理

1. 當應用程式向執行緒池提交一個任務時，任務會被加入到任務佇列中。
2. 執行緒池會根據執行緒池的大小和執行緒建立策略建立新執行緒或重複使用現有執行緒來執行任務。
3. 執行緒執行任務後，任務會被標記為已完成並從佇列中移除。
4. 如果線程池中沒有可用的線程，任務將等待直到有可用的線程為止。

執行緒池類型

#Java 提供了三種主要的執行緒池類型：

• 固定大小線程池：建立固定數量的線程，始終保持相同的線程數量。
• 快取線程池：建立無限數量的線程，當線程空閒時會保留它們，否則會銷毀它們。
• 單執行緒池：只使用一個執行緒來執行任務。

建立執行緒池

#可以透過 Executors 類別建立線程池：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
corePoolSize, // 執行緒池核心大小
maximumPoolSize, // 執行緒池最大大小
keepAliveTime, // 空閒線程存活時間
TimeUnit.SECONDS, // 存活時間單位
new ArrayBlockingQueue<>(queueSize), // 任務佇列
new DefaultThreadFactory() // 執行緒工廠
);

任務提交

可以呼叫 Executor 的 submit() 或 execute() 方法提交任務：

executor.submit(() -> {
// 任務程式碼
});

任務管理

執行緒池提供了多種方法用於管理任務，例如：

• shutdown()：關閉執行緒池，不再接受新任務。
• shutdownNow()：立即停止執行緒池，中斷所有正在執行的任務。
• awaitTermination()：等待執行緒池終止。

最佳實踐

• 選擇正確的執行緒池類型：根據應用程式的特定要求選擇最合適的執行緒池類型。
• 設定合理的執行緒池大小：執行緒池大小應根據應用程式的並發需求和系統資源而定。
• 使用任務佇列：任務佇列有助於防止應用程式因過度並發而導致死鎖定或記憶體洩漏。
• 監控執行緒池：使用 Java Management Extensions (JMX) 或其他工具監控執行緒池的運作狀況。
• 處理例外狀況：實作自訂例外處理程序以處理執行緒執行期間發生的例外狀況。

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