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开发者俱乐部»论坛 › 信息技术 › 编程技术资源 › Java 四种线程池的用法分析
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[Java] Java 四种线程池的用法分析

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    发表于 2016-4-3 07:39:30 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式


    1、new Thread的弊端

    执行一个异步任务你还只是如下new Thread吗？

    1. <font color="#000000">new Thread(new Runnable() {

    3.     @Override
    4.     public void run() {
    5.         // TODO Auto-generated method stub
    6.         }
    7.     }
    8. ).start();</font>
    复制代码

    那你就out太多了，new Thread的弊端如下：

    a. 每次new Thread新建对象性能差。
    b. 线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致死机或oom。
    c. 缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。

    相比new Thread，Java提供的四种线程池的好处在于：

    a. 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。
    b. 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
    c. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

    2、Java 线程池

    Java通过Executors提供四种线程池，分别为：

    • newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
    • newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
    • newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
    • newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。
    (1)newCachedThreadPool：

    创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。示例代码如下：

    1. ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
    2.     for (int i = 0; i < 10; i++) {
    3.         final int index = i;
    4.     try {
    5.         Thread.sleep(index * 1000);
    6.     }
    7.         catch (InterruptedException e) {
    8.             e.printStackTrace();
    9.     }

    11. cachedThreadPool.execute(new Runnable() {

    13. @Override
    14. public void run() {
    15.     System.out.println(index);
    16. }
    17. });
    18. }
    复制代码

    线程池为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。

    (2)newFixedThreadPool：

    创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。示例代码如下：

    1. ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
    2.     for (int i = 0; i < 10; i++) {
    3.     final int index = i;

    5.     fixedThreadPool.execute(new Runnable() {

    7. @Override
    8. public void run() {
    9. try {
    10.     System.out.println(index);
    11.     Thread.sleep(2000);
    12. } catch (InterruptedException e) {
    13.     // TODO Auto-generated catch block
    14.     e.printStackTrace();
    15.     }
    16. }
    17. });
    18. }
    复制代码

    因为线程池大小为3，每个任务输出index后sleep 2秒，所以每两秒打印3个数字。

    定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。可参考PreloadDataCache。

    (3)newScheduledThreadPool：

    创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下：

    1. ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
    2. scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {

    4. @Override
    5. public void run() {
    6.     System.out.println("delay 3 seconds");
    7. }
    8. }, 3, TimeUnit.SECONDS);
    复制代码

    表示延迟3秒执行。

    定期执行示例代码如下：

    1. scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

    3. @Override
    4. public void run() {
    5.     System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
    6. }
    7. }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
    复制代码

    表示延迟1秒后每3秒执行一次。

    ScheduledExecutorService比Timer更安全，功能更强大

    (4)newSingleThreadExecutor：

    创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。示例代码如下：

    1. ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    2. for (int i = 0; i < 10; i++) {
    3. final int index = i;
    4. singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {

    6. @Override
    7. public void run() {
    8.     try {
    9.         System.out.println(index);
    10.     Thread.sleep(2000);
    11. } catch (InterruptedException e) {
    12.     // TODO Auto-generated catch block
    13.     e.printStackTrace();
    14.         }
    15. }
    16.     });
    17. }
    复制代码

    结果依次输出，相当于顺序执行各个任务。

    现行大多数GUI程序都是单线程的。Android中单线程可用于数据库操作，文件操作，应用批量安装，应用批量删除等不适合并发但可能IO阻塞性及影响UI线程响应的操作。

    线程池的作用：

    线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。
    根 据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排 队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池 中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

    为什么要用线程池:

    1.减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

    2.可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

    Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。

    比较重要的几个类：

    ExecutorService： 真正的线程池接口。

    ScheduledExecutorService： 能和Timer/TimerTask类似，解决那些需要任务重复执行的问题。

    ThreadPoolExecutor： ExecutorService的默认实现。

    ScheduledThreadPoolExecutor： 继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现。

    要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。

    1.newSingleThreadExecutor

    创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

    2.newFixedThreadPool

    创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

    3.newCachedThreadPool

    创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，

    那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

    4.newScheduledThreadPool

    创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

    实例代码一、固定大小的线程池，newFixedThreadPool：
    1. package app.executors;  

    3. import java.util.concurrent.Executors;  
    4. import java.util.concurrent.ExecutorService;  

    6. /**
    7. * Java线程：线程池
    8. *  
    9. * @author xiho
    10. */  
    11. public class Test {  
    12.     public static void main(String[] args) {  
    13.         // 创建一个可重用固定线程数的线程池  
    14.         ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);  
    15.         // 创建线程  
    16.         Thread t1 = new MyThread();  
    17.         Thread t2 = new MyThread();  
    18.         Thread t3 = new MyThread();  
    19.         Thread t4 = new MyThread();  
    20.         Thread t5 = new MyThread();  
    21.         // 将线程放入池中进行执行  
    22.         pool.execute(t1);  
    23.         pool.execute(t2);  
    24.         pool.execute(t3);  
    25.         pool.execute(t4);  
    26.         pool.execute(t5);  
    27.         // 关闭线程池  
    28.         pool.shutdown();  
    29.     }  
    30. }  

    32. class MyThread extends Thread {  
    33.     @Override  
    34.     public void run() {  
    35.         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。。。");  
    36.     }  
    37. }
    复制代码

    输出结果：

    1. pool-1-thread-1正在执行。。。  
    2. pool-1-thread-3正在执行。。。  
    3. pool-1-thread-4正在执行。。。  
    4. pool-1-thread-2正在执行。。。  
    5. pool-1-thread-5正在执行。。。
    复制代码

    改变

    1. ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5)
    复制代码

    中的参数：

    1. ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2)
    复制代码

    输出结果是：

    1. pool-1-thread-1正在执行。。。  
    2. pool-1-thread-1正在执行。。。  
    3. pool-1-thread-2正在执行。。。  
    4. pool-1-thread-1正在执行。。。  
    5. pool-1-thread-2正在执行。。。
    复制代码

    从以上结果可以看出，newFixedThreadPool的参数指定了可以运行的线程的最大数目，超过这个数目的线程加进去以后，不会运行。其次，加入线程池的线程属于托管状态，线程的运行不受加入顺序的影响。

    二、单任务线程池，newSingleThreadExecutor：

    仅仅是把上述代码中的

    1. ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2)
    复制代码

    改为

    1. ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
    复制代码


    输出结果：

    1. pool-1-thread-1正在执行。。。  
    2. pool-1-thread-1正在执行。。。  
    3. pool-1-thread-1正在执行。。。  
    4. pool-1-thread-1正在执行。。。  
    5. pool-1-thread-1正在执行。。。
    复制代码

    可以看出，每次调用execute方法，其实最后都是调用了thread-1的run方法。

    三、可变尺寸的线程池，newCachedThreadPool：

    与上面的类似，只是改动下pool的创建方式：

    1. ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
    复制代码

    输出结果：

    1. pool-1-thread-1正在执行。。。  
    2. pool-1-thread-2正在执行。。。  
    3. pool-1-thread-4正在执行。。。  
    4. pool-1-thread-3正在执行。。。  
    5. pool-1-thread-5正在执行。。。
    复制代码

    这种方式的特点是：可根据需要创建新线程的线程池，但是在以前构造的线程可用时将重用它们。

    四、延迟连接池，newScheduledThreadPool：
    1. public class TestScheduledThreadPoolExecutor {

    3.     public static void main(String[] args) {

    5.         ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);

    7.         exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段时间就触发异常

    9.                       @Override

    11.                       publicvoid run() {

    13.                            //throw new RuntimeException();

    15.                            System.out.println("================");

    17.                       }

    19.                   }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);

    21.         exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段时间打印系统时间，证明两者是互不影响的

    23.                       @Override

    25.                       publicvoid run() {

    27.                            System.out.println(System.nanoTime());

    29.                       }

    31.                   }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);

    33.     }

    35. }
    复制代码

    输出结果：

    1. ================

    3. 8384644549516

    5. 8386643829034

    7. 8388643830710

    9. ================

    11. 8390643851383

    13. 8392643879319

    15. 8400643939383
    复制代码






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