17.并发编程--线程池

Posted 2021-01-21 mao-admin

并发编程线程池

合理利用线程池能够带来三个好处。

• 第一：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。
• 第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
• 第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。但是要做到合理的利用线程池，必须对其原理了如指掌。

1. Executor 框架简介

在 Java 5 之后，并发编程引入了一堆新的启动、调度和管理 线程的API。

• Executor 框架便是 Java 5 中引入的，其内部使用了线程池机制，它在 java.util.cocurrent 包下，通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭，可以简化并发编程的操作。因此，在 Java 5之后，通过 Executor 来启动线程比使用 Thread 的 start 方法更好，除了更易管理，效率更好（用线程池实现，节约开销）外，还有关键的一点：有助于避免 this 逃逸问题——如果我们在构造器中启动一个线程，因为另一个任务可能会在构造器结束之前开始执行，此时可能会访问到初始化一半的对象用 Executor 在构造器中。

Executor 框架包括：线程池，Executor，Executors，ExecutorService，CompletionService，Future，Callable 等。

• Executor 接口中之定义了一个方法 execute（Runnable command），该方法接收一个 Runable 实例，它用来执行一个任务，任务即一个实现了 Runnable 接口的类。
• ExecutorService 接口继承自 Executor 接口，它提供了更丰富的实现多线程的方法，比如，ExecutorService 提供了关闭自己的方法，以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成 Future 的方法。
• 可以调用 ExecutorService 的 shutdown（）方法来平滑地关闭 ExecutorService，调用该方法后，将导致 ExecutorService 停止接受任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成(已经提交的任务会分两类：一类是已经在执行的，另一类是还没有开始执行的)，
• 当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭 ExecutorService。因此我们一般用该接口来实现和管理多线程。

ExecutorService 的生命周期包括三种状态：运行、关闭、终止

• 创建后便进入运行状态，当调用了 shutdown（）方法时，便进入关闭状态，此时意味着 ExecutorService
• 不再接受新的任务，但它还在执行已经提交了的任务，当素有已经提交了的任务执行完后，便到达终止状态。
• 如果不调用 shutdown（）方法，ExecutorService 会一直处在运行状态，不断接收新的任务，执行新的任务，服务器端一般不需要关闭它，保持一直运行即可。

Executors 提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了 ExecutorService 接口

[x] public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

• 创建固定数目线程的线程池。
• newFixedThreadPool 与 cacheThreadPool 差不多，也是能 reuse 就用，但不能随时建新的线程。。
• 其独特之处:任意时间点，最多只能有固定数目的活动线程存在，此时如果有新的线程要建立，只能放在另外的队列中等待，直到当前的线程中某个线程终止直接被移出池子。
• 和 cacheThreadPool 不同，FixedThreadPool 没有 IDLE 机制（可能也有，但既然文档没提，肯定非常长，类似依赖上层的 TCP 或 UDP IDLE 机制之类的），所以 FixedThreadPool 多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程，多用于服务器。
• 从方法的源代码看，cache池和fixed 池调用的是同一个底层 池，只不过参数不同:
• fixed 池线程数固定，并且是0秒IDLE（无IDLE）。
• cache 池线程数支持 0Integer.MAX_VALUE(显然完全没考虑主机的资源承受能力），60 秒 IDLE 。

[x] public static ExecutorService newCachedThreadPool()

• 创建一个可缓存的线程池，调用execute将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。
• 终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程
• 缓存型池子，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就 reuse 如果没有，就建一个新的线程加入池中
• 缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务 因此在一些面向连接的 daemon 型 SERVER 中用得不多。但对于生存期短的异步任务，它是 Executor 的首选能 reuse 的线程，必须是 timeout IDLE 内的池中线程，缺省 timeout 是 60s,超过这个 IDLE 时长，线程实例将被终止及移出池。
• 注意，放入 CachedThreadPool 的线程不必担心其结束，超过 TIMEOUT 不活动，其会自动被终止

[x] public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

• 创建一个单线程化的Executor。
• 单例线程，任意时间池中只能有一个线程
• 用的是和 cache 池和 fixed 池相同的底层池，但线程数目是 11,0 秒 IDLE（无 IDLE）

[x] public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

• 创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。
• 调度型线程池
• 这个池子里的线程可以按 schedule 依次 delay 执行，或周期执行
• 这四种方法都是用的 Executors 中的 ThreadFactory 建立的线程

实例代码
Executor 执行 Runnable 任务
通过 Executors 的以上四个静态工厂方法获得 ExecutorService 实例，而后调用该实例的 execute（Runnable command）方法即可。
一旦 Runnable 任务传递到 execute（）方法，该方法便会自动在一个线程上执行。
下面是 Executor 执行 Runnable 任务的示例代码：

 1 import java.util.concurrent.ExecutorService;   
 2 import java.util.concurrent.Executors;   
 3 
 4 public class TestCachedThreadPool{   
 5   public static void main(String[] args){   
 6       ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();   
 7 //      ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);  
 8 //      ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();  
 9       for (int i = 0; i < 5; i++){   
10           executorService.execute(new TestRunnable());   
11           System.out.println("************* a" + i + " *************");   
12       }   
13       executorService.shutdown();   
14   }   
15 }   
16 
17 class TestRunnable implements Runnable{   
18   public void run(){   
19       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程被调用了。");   
20   }   
21 }