Java线程池基本使用

Posted 2020-07-02 Andoter

无论在Java的开发中还是在android的开发中，线程都占有重要的地位，所以今天就来说说线程池的东西。

一、线程池概述

在Android开发中，我们经常把一个耗时任务放在一个线程中进行执行，目的就是为了避免ANR异常。但是如果我们在一个页面开了很多线程，线程在短时间内执行结束，我们这样频繁的创建线程就降低了系统的运行效率。所以就有了线程池。线程池的作用是什么呢？
线程池会根据系统的环境变量，自动或手动配置一个线程池中的线程数量，使线程的创建和回收达到一个理想的状态，减少了系统资源的消耗，提高系统的效率。这样我们就得出了使用线程池的几个好处：

• 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
• 通过线程池对线程进行管理，提高了系统的承受力。（每个线程打越需要1MB内存）。
• 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行

二、线程池的基本使用

在jdk1.5中，java给我们提供了java.util.concurrent包，这个包里就是关于我们线程池的使用接口和类。线程池的顶级接口就是Executor接口。它有一个execute(Runnable)方法用来执行所提交的Runnable任务。它只是一个接口，所以需要有它的实现体：

配置线程池是一件比较复杂的工作，如果我们对线程池的原理不是很了解，很容易导致配置的线程池达不到效果。所以系统给我们提供了Executors类，它提供一些静态方法帮助我们创建一些常用的线程池。

• public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：创建固定数目线程的线程池。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。
• public static ExecutorService 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。
• 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。
• public static ExecutorService 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。

测试案例：

我们创建一个Text的线程，用于测试：

    class Text implements Runnable{
        String name;
        public Text(String name){
            this.name = name;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + name);
        }
    }

现在我们开始测试线程池的效果：

1、ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)创建指定大小的线程池数。

    public static void main(String[]args){
        //我们创建一个指定大小为3的线程池
        ExecutorService exServiceFixed = Executors.newFixedThreadPool(3);
        Text t1 = new Text("t1");
        Text t2 = new Text("t2");
        Text t3 = new Text("t3");
        Text t4 = new Text("t4");
        Text t5 = new Text("t5");
        exServiceFixed.execute(t1);
        exServiceFixed.execute(t2);
        exServiceFixed.execute(t3);
        exServiceFixed.execute(t4);
        exServiceFixed.execute(t5);
        exServiceFixed.shutdown();
    }

结果：

    pool-1-thread-1--t1
    pool-1-thread-1--t4
    pool-1-thread-1--t5
    pool-1-thread-2--t2
    pool-1-thread-3--t3

我们可以看到尽管我们用线程池执行了5个线程任务，但是在线程池内部仅仅有我们指定的3个线程在工作，所以达到了提高效率的作用。

2、ExecutorService newCachedThreadPool()创建一个可重用不指定大小的线程池

    public static void main(String[]args){
        //我们创建一个可重用的线程池
        ExecutorService exServiceCached = Executors.newCachedThreadPool();
        Text t1 = new Text("t1");
        Text t2 = new Text("t2");
        Text t3 = new Text("t3");
        Text t4 = new Text("t4");
        Text t5 = new Text("t5");
        exServiceCached.execute(t1);
        exServiceCached.execute(t2);
        exServiceCached.execute(t3);
        exServiceCached.execute(t4);
        exServiceCached.execute(t5);
        exServiceCached.shutdown();
    }

运行结果：

    pool-1-thread-1--t1
    pool-1-thread-2--t2
    pool-1-thread-3--t3
    pool-1-thread-4--t4
    pool-1-thread-5--t5

线程池中开了5个线程，这个线程池的特点就是可重用，不限制大小，数量以JVM在系统中能创建的大小为准。

3、ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)创建定时的线程池。

例如：

    public static void main(String[]args){
        //我们创建一个可重用的线程池
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
        Text t1 = new Text("t1");
        Text t2 = new Text("t2");
        Text t3 = new Text("t3");
        Text t4 = new Text("t4");
        Text t5 = new Text("t5");
        scheduledExecutorService.schedule(t1, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        scheduledExecutorService.schedule(t2, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

注意，此时使用的ScheduledExecutorService,它是ExecutorService接口的实现接口。schedule方法，用来定时任务，线程会在指定时间后进行执行。

另外，它还有定时持续的任务，

    scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(t1, 1000,2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(t2, 1000,2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    scheduledExecutorService.scheduleWithFixedDelay(t1, 1000,2000, TimeUnit.MILLISECONDS);

每隔一段时间就去执行任务。

    pool-1-thread-2--t1
    pool-1-thread-1--t2
    pool-1-thread-2--t1
    pool-1-thread-1--t2
    pool-1-thread-2--t1
    pool-1-thread-1--t2
    pool-1-thread-2--t1
    pool-1-thread-1--t2
    pool-1-thread-2--t1
    pool-1-thread-2--t2
    pool-1-thread-2--t1
    pool-1-thread-1--t2
    pool-1-thread-2--t1
    pool-1-thread-1--t2
    pool-1-thread-2--t1
    pool-1-thread-1--t2
    pool-1-thread-2--t1
    pool-1-thread-1--t2

4、ExecutorService newSingleThreadExecutor创建单线程线程池

    public static void main(String[]args){
        //我们创建一个可重用的线程池
        ExecutorService executorServiceSingle = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Text t1 = new Text("t1");
        Text t2 = new Text("t2");
        Text t3 = new Text("t3");
        executorServiceSingle.execute(t1);
        executorServiceSingle.execute(t2);
        executorServiceSingle.execute(t3);
    }

结果：

    pool-1-thread-1--t1
    pool-1-thread-1--t2
    pool-1-thread-1--t3

我们可以看到只有一个线程在执行我们的任务。

三、线程池的补充知识

这里补充一个知识点就是ExecutorService.submit()方法。这个方法有三个重载：

• Future submit(Callable task);
• Future submit(Runnable task, T result);
• Future

    public interface Callable<V> {
        /**
         * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
         *
         * @return computed result
         * @throws Exception if unable to compute a result
         */
        V call() throws Exception;
    }

什么都没实现，就一个call()方法，根据注释，这个方法用来计算某个结果。

Future的源码结构：

    public interface Future<V> {
        boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
        boolean isCancelled();
        boolean isDone();
        V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
        V get(long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
    }

　　在Future接口中声明了5个方法，下面依次解释每个方法的作用：

• cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；如果任务还没有执行，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。
• isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。
• isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；
• get()方法用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；

• get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。
  　　也就是说Future提供了三种功能：

  　　1）判断任务是否完成；

  　　2）能够中断任务；

  　　3）能够获取任务执行结果。

  　　因为Future只是一个接口，所以是无法直接用来创建对象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

也不复杂，几个方法判断任务是否结束，以及通过get方法获取任务的结果。我们直接看一个例子吧！

    public class MainDemo {
        public static void main(String[]args){
            //我们创建一个可重用的线程池
            ExecutorService executorServiceSingle = Executors.newSingleThreadExecutor();
            Future<Integer> future = executorServiceSingle.submit(new AddCallable());
            try {
                System.out.println(future.get());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    class AddCallable implements Callable<Integer>{

        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            //执行我们的业务逻辑处理
            return 2+3;
        }
    }

我们实现一个Callable接口用来处理我们的任务，然后通过Future来获取任务的结果。果Executor后台线程池还没有完成Callable的计算，这调用返回Future对象的get()方法，会阻塞直到计算完成。这也就是为什么需要捕捉InterruptedException异常的原因。这点是不是跟我们Android的下载任务差不多。开启一个下载任务，然后通过Handler发送的UIThread中进行处理。

同样还有一种组合Callable+FutureTask

    Task task = new Task();
    FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
    Thread thread = new Thread(futureTask);
    thread.start();

四、总结

本着复习知识点的原则，并没有介绍线程池的配置，大家可以去搜索相关资料学习下，复习这个的知识点，就是准备这几天写个Android网络请求的简单框架使用，所以知识点也知识简单介绍了用法，具体的深入分析没做。

参考文章：

http://blog.csdn.net/sd0902/article/details/8395677
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932921.html
http://www.iteye.com/topic/366591

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作者：mr_dsw
地址：http://blog.csdn.net/mr_dsw
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