Java多线程 - 线程池

Posted 2021-03-04 Lam

最原始的方式，当我们要并行的或者异步的执行一个任务的时候，我们会直接使用启动一个线程的方式，如下面所示：

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub  这里放你要执行的方法
    }
}).start();

但是像上面或者类似这种每次来都是用new 一个Thread出来的方式存在着很多的弊端，如下面：

● 每次new Thread新建对象性能差；

● 线程缺乏统一的管理，可以无限制新建线程，相互之间竞争，还可能占用过多系统资源导致死机或者OOM(Out of Memory)；

● 缺乏更多的功能，如定时执行、定期执行、线程中断等。

1. 线程池

系统启动一个新线程的成本是比较高的，因为它涉及与操作系统交互。在这种情形下，使用线程池可以很好地提高性能，尤其是当程序中需要创建大量生存期很短暂的线程时，更应该考虑使用线程池。

与数据库连接池类似的是，线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程，程序将一个 Runnable对象或 Callable对象传给线程池，线程池就会启动一个空闲的线程来执行它们的run()或call()方法，当run()或call()方法执行结束后，该线程并不会死亡，而是再次返回线程池中成为空闲状态，等待执行下一个Runnable对象的run()或call()方法。

1）线程池的工作机制

① 在线程池的编程模式下，任务是提交给整个线程池，而不是直接提交给某个线程，线程池在拿到任务后，就在内部寻找是否有空闲的线程，如果有，则将任务交给某个空闲的线程。

② 一个线程同时只能执行一个任务，但可以同时向一个线程池提交多个任务。

2）作用

　　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。

3）为什么要用线程池

多线程运行时间，系统不断的启动和关闭新线程，成本非常高，会过渡消耗系统资源，以及过渡切换线程的危险，从而可能导致系统资源的崩溃。这时，线程池就是最好的选择了。

● 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。

● 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。

● 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

● 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)。

4）线程池类型

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。

⑤ newWorkStealingPool - 在 JDK1.8 版本新加的，具有抢占式操作的线程池

// 创建单核心的线程池
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
// 创建固定核心数的线程池，这里核心数 = 2
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 创建一个按照计划规定执行的线程池，这里核心数 = 2
ExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
// 创建一个自动增长的线程池
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
// 创建一个具有抢占式操作的线程池
ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();

2. 实例

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：

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    try {
        Thread.sleep(i * 1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date());
        }
    });
}

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：

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    final int index = i;
    fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
        public void run() {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date());
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });
}

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()

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：

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date());
    }
}, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延迟3秒执行。

定期执行示例代码如下：

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date());
    }
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延迟1秒后每3秒执行一次。

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：

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
        public void run() {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date());
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });
}

结果依次输出，相当于顺序执行各个任务。

注意：以上的execute（）方法可以替换为submit（）方法，执行的结果是一样的。

3. submit（）和 execute（）的区别

JDK5往后，任务分两类：一类是实现了Runnable接口的类，一类是实现了Callable接口的类。两者都可以被ExecutorService执行，它们的区别是：

● execute(Runnable x) 没有返回值。可以执行任务，但无法判断任务是否成功完成。—— 实现Runnable接口

● submit(Runnable x) 返回一个future。可以用这个future来判断任务是否成功完成。—— 实现Callable接口

@转载 - https://www.cnblogs.com/0201zcr/p/6060068.html