数据结构与算法 | 单链表的基本操作

article/2025/10/7 7:30:37

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线性表的存储结构有顺序存储结构(顺序表)和链式存储结构(链表)两种。顺序表在之前的博客有介绍过,不明白的朋友可查看:静态分配顺序表的基本操作及动态分配顺序表的基本操作。相对于顺序表来说,链表稍微难一些,本人花了两天的时间认真查看了一些资料,终于大致明白了一些东西。现在做一些总结,分享给大家,有错误的地方欢迎大家指正。

一、相关概念术语

1、链表结点由数据域(存放本身信息)和指针域(指向后继结点的指针)构成。如下图所示:

结点

                                                                               图1 结点的构成

其C语言定义可表示为:

typedef struct LNode
{int data;			//data中存放结点数据域(默认是int型)struct LNode *next; //指向后继结点的指针
}LNode;

2、头结点:在开始结点之前的结点(可有可无)。其值域不包含任何信息。

3、开始结点:第一个元素所在的结点。

4、头指针:永远指向链表中第一个结点的位置(如果链表有头结点,头指针指向头结点;否则,头指针指向开始结点)。

5、单链表

带头结点的单链表

                                                                            图2 带头结点的单链表

(1)带头结点的单链表:头指针head指向头结点。头指针head始终不等于NULL,head->next等于NULL的时候链表为空。

(2)不带头结点的单链表:头结点head指向开始结点,即图2中的a1,当head等于NULL时链表为空。

6、头结点和头指针的区别:头指针是一个指针,头指针指向链表的第一个结点(如果链表有头结点,头指针指向头结点;否则,

头指针指向开始结点);头结点是一个实际存在的点,它包含有数据域和指针域。两者在程序上的直接体现就是:头指针至声明

而没有分配存储空间,头结点进行了声明并分配了一个结点的实际物理内存。

 

二、代码部分

 

1、单链表结点定义

typedef struct LNode
{int data;			//data中存放结点数据域(默认是int型)struct LNode *next; //指向后继结点的指针
}LNode;

2、单链表的创建

单链表的创建有两种方法,即头插法和尾插法。原理如下图所示:

                                                                             图3 头插法与尾插法

(1)头插法创建单链表(生成的链表是逆序的)的代码如下:

LNode *HeadCreateList(int len)
{LNode *L = (LNode*)malloc(sizeof(LNode)); //创建一个头结点LNode *temp = L;//声明一个中间变量,指向头结点,用于遍历链表(曾因没有这个中间变量而出错)temp->next = NULL;	//该链表此刻只带头结点for(int i=1;i<=len;i++) //循环申请len个结点来接收scanf得到的元素{LNode *p = (LNode*)malloc(sizeof(LNode)); //生成新结点scanf("%d",&p->data);  //用新申请的结点来接收scanf得到的元素/* 以下两条语句是头插法的关键步骤,与本工程"Insert"函数原理一样 */p->next = temp->next;  //新结点的next指针指向开始结点temp->next = p;		   //头结点的next指针指向新结点}return (LNode*)L;
}

程序运行结果如下:

 

(2)尾插法创建单链表(生成的链表是顺序的)的代码如下:

LNode *TailCreateList(int len)
{LNode *L = (LNode*)malloc(sizeof(LNode)); //创建一个头结点LNode *temp = L;//声明一个中间变量,指向头结点,用于遍历链表(曾因没有这个中间变量而出错)temp->next = NULL;//该链表此刻只带头结点for(int i=1;i<=len;i++) //循环申请len个结点来接收scanf得到的元素{LNode *p = (LNode*)malloc(sizeof(LNode)); //生成新结点scanf("%d",&p->data);  //用新申请的结点来接收scanf得到的元素/* 以下两条语句是尾插法的关键步骤 */temp->next = p;   //用来接纳新结点temp = p;		  //指向终端结点,以便于接纳下一个到来的结点,此语句也可以改为"L = L->next"}temp->next = NULL;	  //此刻所有元素已经全装入链表L中,L的终端结点的指针域置为NULLreturn (LNode*)L;
}

程序运行结果如下:

 

2、链表中查找某结点

因为链表不支持随机访问,即链表的存取方式是顺序存取的(注意“存储”与“存取”是两个不一样的概念),所以要查找某结点,必须通过遍历的方式查找。例如:如果想查找第5个结点,必须先遍历走过第1~4个结点,才能得到第5个结点。代码如下:

int Serch(LNode *L, int elem)
{LNode *temp = L;int pos = 0;int i = 1;while(temp->next){temp = temp->next;if(elem==temp->data){pos = i;printf("The %d position in the list is %d\n",elem,pos);return pos;	//返回elem元素在顺序表中的位置}i++;}printf("Serch error!\n");return ERROR;	//查找失败
}

程序运行结果如下:

 

3、修改某结点的数据域

要修改某结点的数据域,首先通过遍历的方法找到该结点,然后直接修改该结点的数据域的值。代码如下:

LNode *Replace(LNode *L, int pos, int elem)
{LNode *temp = L;	//引入一个中间变量,用于循环变量链表temp = temp->next;  //在遍历之前,temp指向开始结点for(int i=1;i<pos;i++){temp = temp->next;}temp->data = elem;  //找到要替换的结点并替换其数据域的值为elemreturn (LNode*)L;   //注意!!不能写为 "return (LNode*)temp;"
}

程序运行结果如下:

 

4、往链表中插入结点

插入结点的位置有三种:

(1)插入到链表的首部,也就是头结点和开始结点之间;

(2)插入到链表中间的某个位置;

(3)插入到链表的末端。

                                                                          图4 链表中插入结点5

虽然插入的位置有区别,都使用相同的插入手法。分为两步,如图4所示:

(1)将新结点的next指针指向插入位置的后一个结点;

(2)将插入位置的前一个结点的next指针指向插入结点。

代码如下:

LNode *Insert(LNode *L, int pos, int elem)
{LNode *temp = L;	//引入一个中间变量,用于循环变量链表int i = 0;/* 首先找到插入结点的上一结点,即第pos-1个结点 */while( (temp!=NULL)&&(i<pos-1) ){temp = temp->next;++i;}/* 错误处理:链表为空或插入位置不存在 */if( (temp==NULL)||(i>pos-1) )		{printf("%s:Insert false!\n",__FUNCTION__);return (LNode*)temp;}LNode *new = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));	//创建新结点newnew->data = elem;		//插入的新结点的数据域new->next = temp->next; //新结点的next指针指向插入位置后的结点temp->next = new;		//插入位置前的结点的next指针指向新结点return (LNode*)L;		//注意!!不能写为 "return (LNode*)temp;"
}

程序运行结果如下:

 

5、删除链表结点

                                                                                           图5 删除结点

当需要从链表中删除某结点时,需要进行两部操作:

(1)将结点从链表中摘下来,即修改指针指向为:被删除结点的前一个结点的next指针指向被删除结点之后的结点。

(2)手动释放掉被删除结点所占用的内存。

代码如下:

LNode *Delete(LNode *L, int pos, int *elem)
{LNode *temp = L;	//引入一个中间变量,用于循环变量链表int i = 0;/* 首先找到删除结点的上一结点,即第pos-1个结点 */while( (temp!=NULL)&&(i<pos-1) ){temp = temp->next;++i;}/* 错误处理:链表为空或删除位置不存在 */if( (temp==NULL)||(i>pos-1) ){printf("%s:Delete false!\n",__FUNCTION__);return (LNode*)temp;}LNode *del = temp->next;	//定义一个del指针指向被删除结点*elem = del->data;			//保存被删除的结点的数据域temp->next = del->next;		/*删除结点的上一个结点的指针域指向删除结点的下一个结点,也可写为“temp->next = temp->next->next”*/free(del);					//手动释放该结点,防止内存泄露del = NULL;					//防止出现野指针return (LNode*)L;			//注意!!不能写为 "return (LNode*)temp;"
}

程序运行结果如下:

 

以下是完整的代码:

/*----------------------------------------------------------------------------------------Program Explain:单链表的基本操作Create Date:2018.2.13 by lzn----------------------------------------------------------------------------------------*/#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#define ERROR 1
#define OK 	  0/* 单链表结点定义 */
typedef struct LNode
{int data;			//data中存放结点数据域(默认是int型)struct LNode *next; //指向后继结点的指针
}LNode;//操作函数的声明
LNode *HeadCreateList(int len);							//头插法建立单链表
LNode *TailCreateList(int len);							//尾插法建立单链表
int Serch(LNode *L, int elem);							//在表中寻找元素的位置
LNode *Replace(LNode *L, int pos, int elem); 	   		//替换第pos个位置的元素成elem
LNode *Insert(LNode *L, int pos, int elem);				//在表中插入新结点
LNode *Delete(LNode *L, int pos, int *elem);			//删除表中的结点
void PrintfList(LNode *L);								//打印链表
int MenuSelect(void);									//菜单
//测试函数的声明
void Test1(LNode *L);	//测试"Serch"函数
void Test2(LNode *L);	//测试"Replace"函数
void Test3(LNode *L);	//测试"Insert"函数
void Test4(LNode *L);	//测试"Delete"函数
LNode *Test5(void);		//测试"TailCreateList"函数
LNode *Test6(void);		//测试"HeadCreateList"函数/*********************************************************************************
* Function Name    : main主函数
* Parameter		   : NULL
* Return Value     : 0 
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
int main(void)
{int len = 0;int cmd;LNode *L;		/* 初始默认为尾插法建立单链表 */printf("Please input list length:");scanf("%d",&len);L = TailCreateList(len);PrintfList(L);while(1){cmd = MenuSelect();switch(cmd){case 1: Test1(L);		break; //测试"Serch"函数case 2: Test2(L);		break; //测试"Replace"函数case 3: Test3(L);		break; //测试"Insert"函数case 4: Test4(L);		break; //测试"Delete"函数case 5: L=Test5();		break; //测试"TailCreateList"函数case 6: L=Test6();		break; //测试"HeadCreateList"函数case 7: system("cls");	break; //清屏case 8: exit(0);		break; //退出}}return 0;
}/*********************************************************************************
* Function Name    : HeadCreateList, 头插法建立单链表(逆序)
* Parameter		   : len:链表长度
* Return Value     : 创建好的链表
* Function Explain : 从一个空表开始,不断读入数据,生成新结点,将读入数据存放到新结点的数据域中,然后将新结点插入到当前链表的表头结点之后。
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
LNode *HeadCreateList(int len)
{LNode *L = (LNode*)malloc(sizeof(LNode)); //创建一个头结点LNode *temp = L;//声明一个中间变量,指向头结点,用于遍历链表(曾因没有这个中间变量而出错)temp->next = NULL;	//该链表此刻只带头结点for(int i=1;i<=len;i++) //循环申请len个结点来接收scanf得到的元素{LNode *p = (LNode*)malloc(sizeof(LNode)); //生成新结点scanf("%d",&p->data);  //用新申请的结点来接收scanf得到的元素/* 以下两条语句是头插法的关键步骤,与本工程"Insert"函数原理一样 */p->next = temp->next;  //新结点的next指针指向开始结点temp->next = p;		   //头结点的next指针指向新结点}return (LNode*)L;
}/*********************************************************************************
* Function Name    : TailCreateList, 尾插法建立单链表(顺序)
* Parameter		   : len:链表长度
* Return Value     : 创建好的链表
* Function Explain : 从一个空表开始,不断读入数据,生成新结点,将读入数据存放到新结点的数据域中,然后将新结点插入到当前链表的表尾结点之后。
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
LNode *TailCreateList(int len)
{LNode *L = (LNode*)malloc(sizeof(LNode)); //创建一个头结点LNode *temp = L;//声明一个中间变量,指向头结点,用于遍历链表(曾因没有这个中间变量而出错)temp->next = NULL;//该链表此刻只带头结点for(int i=1;i<=len;i++) //循环申请len个结点来接收scanf得到的元素{LNode *p = (LNode*)malloc(sizeof(LNode)); //生成新结点scanf("%d",&p->data);  //用新申请的结点来接收scanf得到的元素/* 以下两条语句是尾插法的关键步骤 */temp->next = p;   //用来接纳新结点temp = p;		  //指向终端结点,以便于接纳下一个到来的结点,此语句也可以改为"L = L->next"}temp->next = NULL;	  //此刻所有元素已经全装入链表L中,L的终端结点的指针域置为NULLreturn (LNode*)L;
}/*********************************************************************************
* Function Name    : Serch, 查找结点
* Parameter		   : L:链表	elem:所查找的结点的数据域
* Return Value     : pos:搜索到的元素的位置  ERROR:elem不在顺序表L中
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
int Serch(LNode *L, int elem)
{LNode *temp = L;int pos = 0;int i = 1;while(temp->next){temp = temp->next;if(elem==temp->data){pos = i;printf("The %d position in the list is %d\n",elem,pos);return pos;	//返回elem元素在顺序表中的位置}i++;}printf("Serch error!\n");return ERROR;	//查找失败
}/*********************************************************************************
* Function Name    : Replace, 替换第pos个位置的元素成elem
* Parameter		   : L:链表  pos:要替换的位置  elem:要替换的元素
* Return Value     : 替换某结点之后生成的新链表
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
LNode *Replace(LNode *L, int pos, int elem)
{LNode *temp = L;	//引入一个中间变量,用于循环变量链表temp = temp->next;  //在遍历之前,temp指向开始结点for(int i=1;i<pos;i++){temp = temp->next;}temp->data = elem;  //找到要替换的结点并替换其数据域的值为elemreturn (LNode*)L;   //注意!!不能写为 "return (LNode*)temp;"
}/*********************************************************************************
* Function Name    : Insert, 向链表中插入结点
* Parameter		   : L:链表  pos:要插入的位置  elem:要插入的结点的数据域
* Return Value     : 插入新结点之后生成的新链表
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
LNode *Insert(LNode *L, int pos, int elem)
{LNode *temp = L;	//引入一个中间变量,用于循环变量链表int i = 0;/* 首先找到插入结点的上一结点,即第pos-1个结点 */while( (temp!=NULL)&&(i<pos-1) ){temp = temp->next;++i;}/* 错误处理:链表为空或插入位置不存在 */if( (temp==NULL)||(i>pos-1) )		{printf("%s:Insert false!\n",__FUNCTION__);return (LNode*)temp;}LNode *new = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));	//创建新结点newnew->data = elem;		//插入的新结点的数据域new->next = temp->next; //新结点的next指针指向插入位置后的结点temp->next = new;		//插入位置前的结点的next指针指向新结点return (LNode*)L;		//注意!!不能写为 "return (LNode*)temp;"
}/*********************************************************************************
* Function Name    : Delete, 删除链表中的结点
* Parameter		   : L:链表  pos:要删除的位置  elem:被删除的结点的数据域
* Return Value     : 删除结点之后生成的新链表
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
LNode *Delete(LNode *L, int pos, int *elem)
{LNode *temp = L;	//引入一个中间变量,用于循环变量链表int i = 0;/* 首先找到删除结点的上一结点,即第pos-1个结点 */while( (temp!=NULL)&&(i<pos-1) ){temp = temp->next;++i;}/* 错误处理:链表为空或删除位置不存在 */if( (temp==NULL)||(i>pos-1) ){printf("%s:Delete false!\n",__FUNCTION__);return (LNode*)temp;}LNode *del = temp->next;	//定义一个del指针指向被删除结点*elem = del->data;			//保存被删除的结点的数据域temp->next = del->next;		/*删除结点的上一个结点的指针域指向删除结点的下一个结点,也可写为“temp->next = temp->next->next”*/free(del);					//手动释放该结点,防止内存泄露del = NULL;					//防止出现野指针return (LNode*)L;			//注意!!不能写为 "return (LNode*)temp;"
}/*********************************************************************************
* Function Name    : PrintfList,打印链表
* Parameter		   : L:要打印的链表
* Return Value     : NULL
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
void PrintfList(LNode *L)
{LNode *temp = L;int count = 0;		//计数器printf("List:\n");while(temp->next){temp = temp->next;printf("%d\t",temp->data);count++;if(count%5==0)		//每5个元素作为一行{printf("\n");}}printf("\n");
}/*********************************************************************************
* Function Name    : MenuSelect,菜单
* Parameter		   : void
* Return Value     : cmd
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
int MenuSelect(void)
{int cmd;printf("1.Serch test\n");printf("2.Replace test\n");printf("3.Insert test\n");printf("4.Delete test\n");printf("5.TailCreateList test\n");printf("6.HeadCreateList test\n");printf("7.Clear\n");printf("8.Exit\n");do{printf("Enter your choice: ");scanf("%d",&cmd);}while(cmd<0||cmd>8);return cmd;
}
/* ====================================以下是测试函数============================== */
/*********************************************************************************
* Function Name    : Test1, 测试"Serch"函数
* Parameter		   : L:链表
* Return Value     : void
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
void Test1(LNode *L)	
{int serchElem = 0;				//存储要搜索的元素printf("--------------------%s start!--------------------\n",__FUNCTION__);PrintfList(L);printf("Please input the element you want to serch:");scanf("%d",&serchElem);Serch(L,serchElem);printf("--------------------%s end!--------------------\n",__FUNCTION__);printf("\n");
}/*********************************************************************************
* Function Name    : Test2, 测试"Replace"函数
* Parameter		   : L:链表
* Return Value     : void
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
void Test2(LNode *L)	
{int replacePos = 0, replaceElem = 0; //存储替换的位置,替换的元素printf("--------------------%s start!--------------------\n",__FUNCTION__);PrintfList(L);printf("Please input the position and the element you want replace(example:10,33):");scanf("%d,%d",&replacePos,&replaceElem);L = Replace(L,replacePos,replaceElem);printf("After replace by position,list is:\n");PrintfList(L);printf("--------------------%s end!--------------------\n",__FUNCTION__);printf("\n");
}/*********************************************************************************
* Function Name    : Test3, 测试"Insert"函数
* Parameter		   : L:链表
* Return Value     : void
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
void Test3(LNode *L)	
{int insertPos = 0, insertElem = 0;	//存储插入的位置,插入的元素printf("--------------------%s start!--------------------\n",__FUNCTION__);PrintfList(L);printf("Please input the position and the element you want insert(example:10,33):");scanf("%d,%d",&insertPos,&insertElem);L = Insert(L,insertPos,insertElem);printf("After insert,list is:\n");PrintfList(L);printf("--------------------%s end!--------------------\n",__FUNCTION__);printf("\n");
}/*********************************************************************************
* Function Name    : Test4, 测试"Delete"函数
* Parameter		   : L:链表
* Return Value     : void
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
void Test4(LNode *L)	
{int deletePos = 0;				//存储要删除的位置int elem = NULL;printf("--------------------%s start!--------------------\n",__FUNCTION__);PrintfList(L);printf("Please input the position of the element you want to delete(example:10):");scanf("%d",&deletePos);L = Delete(L,deletePos,&elem);printf("Delete node data is:%d\n",elem);printf("After delete,list is:\n");PrintfList(L);printf("--------------------%s end!--------------------\n",__FUNCTION__);printf("\n");
}/*********************************************************************************
* Function Name    : Test5, 测试"TailCreateList"函数
* Parameter		   : void
* Return Value     : 初始化成功的链表
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
LNode *Test5(void)	
{LNode *L;int len = 0;printf("--------------------%s start!--------------------\n",__FUNCTION__);printf("Please input list length:");scanf("%d",&len);L = TailCreateList(len);PrintfList(L);printf("--------------------%s end!--------------------\n",__FUNCTION__);printf("\n");return (LNode*)L;
}/*********************************************************************************
* Function Name    : Test6, 测试"HeadCreateList"函数
* Parameter		   : void
* Return Value     : 初始化成功的链表
* Function Explain : 
* Create Date      : 2018.2.13 by lzn
**********************************************************************************/
LNode *Test6(void)	
{LNode *L;int len = 0;printf("--------------------%s start!--------------------\n",__FUNCTION__);printf("Please input list length:");scanf("%d",&len);L = HeadCreateList(len);PrintfList(L);printf("--------------------%s end!--------------------\n",__FUNCTION__);printf("\n");return (LNode*)L;
}

三、参考资料

1、头插法与尾插法

2、C语言中文网数据结构教程

3、链表的操作

 


http://chatgpt.dhexx.cn/article/AZWPOdtb.shtml

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传统多线程方案会使用“即时创建&#xff0c; 即时销毁”的策略。尽管与创建进程相比&#xff0c;创建线程的时间已经大大的缩短&#xff0c;但是如果提交给线程的任务是执行时间较短&#xff0c;而且执行次数极其频繁&#xff0c;那么服务器将处于不停的创建线程&#xff0c;销…

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说明 线程池作为常用的并发工具重要性不言而喻&#xff0c;本文针对线程池进行了抽丝剥茧般的深入解析&#xff0c;希望大家看后会有帮助。 1 ThreadPoolExecutor结构关系图 2 参数结构 public ThreadPoolExecutor( int corePoolSize,//核心线程数量int maximumPoolSize,…

从简单代码入手,分析线程池原理

一、线程池简介 1、池化思想 在项目工程中&#xff0c;基于池化思想的技术应用很多&#xff0c;例如基于线程池的任务并发执行&#xff0c;中间件服务的连接池配置&#xff0c;通过对共享资源的管理&#xff0c;降低资源的占用消耗&#xff0c;提升效率和服务性能。 池化思想…

线程池原理与实现

目录 1. 线程池是什么 2. 线程池的优点&#xff1a; 3. 线程池的应用场景 4. 线程池的实现 4.1 线程池实现原理 4.2 线程池基本框架 4.3 结构体&#xff1a; 4.4 提供的接口 4.5 线程池测试代码 5 线程池提高demo thrd_pool.h thrd_pool.c main.c 运行结果 6 re…

线程池原理——高频面试题

1.高频面试题&#xff1a; 1.为什么使用线程池&#xff0c;优势是什么&#xff1b; 2.线程池如何使用&#xff1b; 3.线程池的几个重要的参数介绍&#xff1b; 4.线程池底层工作原理&#xff1b; 5.线程池用过吗&#xff1f;生产上你如何设置合理参数&#xff1b; 2.线程…

Android线程池原理详解

简介 但凡有点开发经验的同学都知道&#xff0c;频繁的创建和销毁线程是会给系统带来比较大的性能开销的。所以线程池就营运而生了。那么使用线程池有什么好处呢&#xff1f; 降低资源消耗 可以重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。提高响应速度 当任务到达时…

Java面试题之:线程池原理

Java面试题之&#xff1a;线程池原理 一、简介二、线程复用三、线程池的组成四、拒绝策略五、Java 线程池工作过程 一、简介 线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量&#xff0c;处理过程中将任务放入队列&#xff0c;然后在线程创建后启动这些任务&#xff0c;如果线程数量…

ThreadPoolExecutor线程池原理

ThreadPoolExecutor线程池原理 线程池原理1. 线程池的简单介绍1.1 线程池是什么1.2 线程池解决的核心问题是什么 2. 线程池的实现原理2.1 线程池的执行流程2.2 源码分析 3. 线程池的使用3.1 线程池的创建3.2 向线程池提交任务3.3 生命周期管理3.4 关闭线程池3.5 合理地配置线程…

线程池原理分析

使用线程池目的 在开发过程中&#xff0c;合理地使用线程池能够带来3个好处。 1.降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。 2.提高响应速度。当任务到达时&#xff0c;任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。 3.提高线程的可管理性。线程是稀…