Java四种线程池的学习与总结
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java四种线程池的学习与总结相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
在Java开发中，有时遇到多线程的开发时，直接使用Thread操作，对程序的性能和维护上都是一个问题，使用Java提供的线程池来操作可以很好的解决问题。
一、new Thread的弊端
执行一个异步任务你还只是如下new Thread吗？
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run(){
//TODO Auto-generatedmethod stub
}
}
).start();
那你就out太多了，new Thread的弊端如下：
1、每次new Thread新建对象性能差。
2、线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，有可能占用过多系统资源导致死机或oom。
3、缺乏更多功能，如定时任务、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：
1、重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能更佳。
2、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。
3、提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。
二、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：
package test; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExecutorTest { public static void main(String[] args) { ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int index = i; try { Thread.sleep(index * 1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } cachedThreadPool.execute(new Runnable() { public void run() { System.out.println(index); } }); } } }
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：
package test; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExecutorTest { public static void main(String[] args) { 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(index); Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } } }
因为线程池大小为3，每一个任务输出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：
package test; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class ThreadPoolExecutorTest { public static void main(String[] args) { ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() { public void run() { System.out.println("delay 3 seconds"); } }, 3, TimeUnit.SECONDS); } }
表示延迟3秒执行。
定期执行示例代码如下：
package test; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class ThreadPoolExecutorTest { public static void main(String[] args) { ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { public void run() { System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds"); } }, 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：
package test; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExecutorTest { public static void main(String[] args) { ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int index = i; singleThreadExecutor.execute(new Runnable() { public void run() { try { System.out.println(index); 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。
你可以使用JDK自带的监控工具来监控我们创建的线程数量，运行一个不终止的线程，创建指定量的线程，来观察：
工具目录：C:\\Program Files\\Java\\jdk1.6.0_06\\bin\\jconsole.exe
运行程序做稍微修改：
package test; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExecutorTest { public static void main(String[] args) { ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 100; i++) { final int index = i; singleThreadExecutor.execute(new Runnable() { public void run() { try { while(true) { System.out.println(index); Thread.sleep(10 * 1000); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
效果如下：
选择我们运行的程序：
监控运行状态
三、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。
四、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
创建一个大小固定的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。
示例代码
一、固定大小的线程池，newFixedThreadPool：
package app.executors; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ExecutorService; /**
* Java线程：线程池
*
* @author xiho
*/ public class Test { public static void main(String[] args) {
// 创建一个可重用固定线程数的线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 创建线程
Thread t1 = new MyThread();
Thread t2 = new MyThread();
Thread t3 = new MyThread();
Thread t4 = new MyThread();
Thread t5 = new MyThread();
// 将线程放入池中进行执行
pool.execute(t1);
pool.execute(t2);
pool.execute(t3);
pool.execute(t4);
pool.execute(t5);
// 关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。。。"); }
}
输出结果：
pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-3正在执行。。。 pool-1-thread-4正在执行。。。 pool-1-thread-2正在执行。。。 pool-1-thread-5正在执行。。。
改变ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5)中的参数：ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2)，输出结果是：
pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-2正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-2正在执行。。。
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ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2)改为ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
输出结果：
pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。
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：ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
输出结果：
pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-2正在执行。。。 pool-1-thread-4正在执行。。。 pool-1-thread-3正在执行。。。 pool-1-thread-5正在执行。。。
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：
public class TestScheduledThreadPoolExecutor {
public static void main(String[] args) {
ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段时间就触发异常
@Override
publicvoid run() {
//throw new RuntimeException();
System.out.println("================");
}
}, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
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
@Override
publicvoid run() {
System.out.println(System.nanoTime());
}
}, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
输出结果：
================ 8384644549516 8386643829034 8388643830710 ================ 8390643851383 8392643879319 8400643939383
以上是关于Java四种线程池的学习与总结的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Java多线程系列：线程池的实现原理优点与风险以及四种线程池实现