Java 并发编程线程池机制 ( 线程池示例 | newCachedThreadPool | newFixedThreadPool | newSingleThreadExecutor )

Posted 2021-09-29 韩曙亮

文章目录

• 前言
• 一、线程池示例
• 二、newCachedThreadPool 线程池示例
• 三、newFixedThreadPool 线程池示例
• 三、newSingleThreadExecutor 线程池示例

前言

在上一篇博客 【Java 并发编程】线程池机制 ( 测试线程开销 | 启动线程分析 | 用户态 | 内核态 | 用户线程 | 内核线程 | 轻量级进程 ) 中 , 分析了线程的开销 ;

本篇博客中使用线程池改造该示例并进行分析 ;

一、线程池示例

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创建 $10$ 万线程 , 需要 $10992$ ms ; 使用线程池启动 $10$ 万线程 , 仅需要 $26$ ms ;

线程池的效率比线程高几个数量级 ;

线程池示例 :

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Main {

    /**
     * 线程中对该值进行累加操作
     */
    private static int count = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 记录程序开始执行时间
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        // 线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        // 每次线程执行完毕, 计数 -1 , 当计数减到 0 之后, 才能解除阻塞
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(100000);

        // 创建 10 万个线程, 开启线程后, 向集合中添加一个元素
        for (int i = 0; i < 100000; i ++) {

            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    count ++;
                    // 计数 -1
                    countDownLatch.countDown();
                }
            });
        }

        // 阻塞等待计数 -1, 直到 10000 个线程执行完毕
        //  使用这种方式确定所有线程执行完毕
        countDownLatch.await();

        // 执行完毕后, 停掉线程池, 否则程序不会退出
        executorService.shutdown();

        // 记录程序执行结束时间
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        // 打印消耗的时间
        System.out.println("耗时 : " + ( endTime - startTime ) + " ms , 最终 count = " + count);
    }
}

执行结果 : 原来使用线程需要 $10992$ ms 时间 , 使用线程池后 , 仅需要 $26$ ms , 这效率提升了好几个数量级 ;

等待线程执行结束 , 直接调用 Thread.join() 方法 , 等待线程池结束 , 借助 CountDownLatch 通过线程计数来确定线程是否执行完毕 ;

调用 ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor() 创建线程池 , 创建的是 FinalizableDelegatedExecutorService 线程池 ;

    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

二、newCachedThreadPool 线程池示例

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

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService1 = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 100; i ++) {
            executorService1.execute(new Task(i));
        }
    }

    static class Task implements Runnable {
        /**
         * 记录线程的索引 0 ~ 99
         */
        private int i = 0;

        public Task(int i) {
            this.i = i;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("线程 ID : " + Thread.currentThread().getName() + " , 线程索引 : " + i);

            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

执行结果 : 该线程池中创建了 $100$ 个线程 , 执行 $100$ 个任务 ;

三、newFixedThreadPool 线程池示例

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

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService2 = Executors.newFixedThreadPool(10);

        for (int i = 0; i < 100; i ++) {
            executorService2.execute(new Task(i));
        }
    }

    static class Task implements Runnable {
        /**
         * 记录线程的索引 0 ~ 99
         */
        private int i = 0;

        public Task(int i) {
            this.i = i;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("线程 ID : " + Thread.currentThread().getName() + " , 线程索引 : " + i);

            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

执行结果 : 该线程池中创建了 $10$ 个线程 , 执行 $100$ 个任务 ;

三、newSingleThreadExecutor 线程池示例

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

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService3 = Executors.newSingleThreadExecutor();

        for (int i = 0; i < 100; i ++) {
            executorService3.execute(new Task(i));
        }
    }

    static class Task implements Runnable {
        /**
         * 记录线程的索引 0 ~ 99
         */
        private int i = 0;

        public Task(int i) {
            this.i = i;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("线程 ID : " + Thread.currentThread().getName() + " , 线程索引 : " + i);

            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

执行结果 : 该线程池中创建了 $1$ 个线程 , 执行 $100$ 个任务 ;