Java 四種線程池newCachedThreadPool,newFixedThreadPool,newScheduledThreadPool,newSingleThreadExecutor

介紹new Thread的弊端及Java四種線程池的使用，對Android一樣適用。本文是基礎篇，後面會分享下線程池一些高級功能。

一、new Thread的弊端
執行一個異步任務你還只是以下new Thread嗎？

new Thread(new Runnable() {
 
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
}).start();

那你就out太多了，new Thread的弊端以下：

a. 每次new Thread新建對象性能差。
b. 線程缺少統一管理，可能無限制新建線程，相互之間競爭，及可能佔用過多系統資源致使死機或oom。
c. 缺少更多功能，如定時執行、按期執行、線程中斷。
相比new Thread，Java提供的四種線程池的好處在於：
a. 重用存在的線程，減小對象建立、消亡的開銷，性能佳。
b. 可有效控制最大併發線程數，提升系統資源的使用率，同時避免過多資源競爭，避免堵塞。
c. 提供定時執行、按期執行、單線程、併發數控制等功能。

二、Java 線程池

Java經過Executors提供四種線程池，分別爲：
newCachedThreadPool建立一個可緩存線程池，若是線程池長度超過處理須要，可靈活回收空閒線程，若無可回收，則新建線程。
newFixedThreadPool 建立一個定長線程池，可控制線程最大併發數，超出的線程會在隊列中等待。
newScheduledThreadPool 建立一個定長線程池，支持定時及週期性任務執行。
newSingleThreadExecutor 建立一個單線程化的線程池，它只會用惟一的工做線程來執行任務，保證全部任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。

(1). newCachedThreadPool
建立一個可緩存線程池，若是線程池長度超過處理須要，可靈活回收空閒線程，若無可回收，則新建線程。示例代碼以下：

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() {
 
@Override
public void run() {
System.out.println(index);
}
});
}

線程池爲無限大，當執行第二個任務時第一個任務已經完成，會複用執行第一個任務的線程，而不用每次新建線程。

 (2). newFixedThreadPool
建立一個定長線程池，可控制線程最大併發數，超出的線程會在隊列中等待。示例代碼以下：

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
 
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(index);
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
});
}

由於線程池大小爲3，每一個任務輸出index後sleep 2秒，因此每兩秒打印3個數字。

定長線程池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。可參考PreloadDataCache。

(3) newScheduledThreadPool
建立一個定長線程池，支持定時及週期性任務執行。延遲執行示例代碼以下：

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
 
@Override
public void run() {
System.out.println("delay 3 seconds");
}
}, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延遲3秒執行。

按期執行示例代碼以下：

scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
 
@Override
public void run() {
System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
}
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延遲1秒後每3秒執行一次。

ScheduledExecutorService比Timer更安全，功能更強大，後面會有一篇單獨進行對比。

(4)、newSingleThreadExecutor
建立一個單線程化的線程池，它只會用惟一的工做線程來執行任務，保證全部任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。示例代碼以下：

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
 
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(index);
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
});
}

結果依次輸出，至關於順序執行各個任務。

現行大多數GUI程序都是單線程的。Android中單線程可用於數據庫操做，文件操做，應用批量安裝，應用批量刪除等不適合併發但可能IO阻塞性及影響UI線程響應的操做。

線程池的做用：

線程池做用就是限制系統中執行線程的數量。
     根 據系統的環境狀況，能夠自動或手動設置線程數量，達到運行的最佳效果；少了浪費了系統資源，多了形成系統擁擠效率不高。用線程池控制線程數量，其餘線程排 隊等候。一個任務執行完畢，再從隊列的中取最前面的任務開始執行。若隊列中沒有等待進程，線程池的這一資源處於等待。當一個新任務須要運行時，若是線程池 中有等待的工做線程，就能夠開始運行了；不然進入等待隊列。

爲何要用線程池:

1.減小了建立和銷燬線程的次數，每一個工做線程均可以被重複利用，可執行多個任務。

2.能夠根據系統的承受能力，調整線程池中工做線線程的數目，防止由於消耗過多的內存，而把服務器累趴下(每一個線程須要大約1MB內存，線程開的越多，消耗的內存也就越大，最後死機)。

Java裏面線程池的頂級接口是Executor，可是嚴格意義上講Executor並非一個線程池，而只是一個執行線程的工具。真正的線程池接口是ExecutorService。

比較重要的幾個類：

ExecutorService	真正的線程池接口。
ScheduledExecutorService	能和Timer/TimerTask相似，解決那些須要任務重複執行的問題。
ThreadPoolExecutor	ExecutorService的默認實現。
ScheduledThreadPoolExecutor	繼承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口實現，週期性任務調度的類實現。

要配置一個線程池是比較複雜的，尤爲是對於線程池的原理不是很清楚的狀況下，頗有可能配置的線程池不是較優的，所以在Executors類裏面提供了一些靜態工廠，生成一些經常使用的線程池。

1. newSingleThreadExecutor

建立一個單線程的線程池。這個線程池只有一個線程在工做，也就是至關於單線程串行執行全部任務。若是這個惟一的線程由於異常結束，那麼會有一個新的線程來替代它。此線程池保證全部任務的執行順序按照任務的提交順序執行。

2.newFixedThreadPool

建立固定大小的線程池。每次提交一個任務就建立一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，若是某個線程由於執行異常而結束，那麼線程池會補充一個新線程。

3. newCachedThreadPool

建立一個可緩存的線程池。若是線程池的大小超過了處理任務所須要的線程，

那麼就會回收部分空閒（60秒不執行任務）的線程，當任務數增長時，此線程池又能夠智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小作限制，線程池大小徹底依賴於操做系統（或者說JVM）可以建立的最大線程大小。

4.newScheduledThreadPool

建立一個大小無限的線程池。此線程池支持定時以及週期性執行任務的需求。

實例

1：newSingleThreadExecutor·

MyThread.java

public class MyThread extends Thread {

    @Override

    public void run() {

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在執行。。。");

    }

}

TestSingleThreadExecutor.java

public class TestSingleThreadExecutor {

    public static void main(String[] args) {

        //建立一個可重用固定線程數的線程池

        ExecutorService pool = Executors. newSingleThreadExecutor();

        //建立實現了Runnable接口對象，Thread對象固然也實現了Runnable接口

        Thread t1 = new MyThread();

        Thread t2 = new MyThread();

        Thread t3 = new MyThread();

        Thread t4 = new MyThread();

        Thread t5 = new MyThread();

        //將線程放入池中進行執行

        pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5);

        //關閉線程池

        pool.shutdown();

    }

}

輸出結果

pool-1-thread-1正在執行。。。

pool-1-thread-1正在執行。。。

pool-1-thread-1正在執行。。。

pool-1-thread-1正在執行。。。

pool-1-thread-1正在執行。。。

2：newFixedThreadPool

TestFixedThreadPool.Java

publicclass TestFixedThreadPool {

    publicstaticvoid main(String[] args) {

        //建立一個可重用固定線程數的線程池

        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);

        //建立實現了Runnable接口對象，Thread對象固然也實現了Runnable接口

        Thread t1 = new MyThread();

        Thread t2 = new MyThread();

        Thread t3 = new MyThread();

        Thread t4 = new MyThread();

        Thread t5 = new MyThread();

        //將線程放入池中進行執行

        pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5);

        //關閉線程池

        pool.shutdown();

    }

}

輸出結果

pool-1-thread-1正在執行。。。

pool-1-thread-2正在執行。。。

pool-1-thread-1正在執行。。。

pool-1-thread-2正在執行。。。

pool-1-thread-1正在執行。。。

3：newCachedThreadPool

TestCachedThreadPool.java

public class TestCachedThreadPool {

    public static void main(String[] args) {

        //建立一個可重用固定線程數的線程池

        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();

        //建立實現了Runnable接口對象，Thread對象固然也實現了Runnable接口

        Thread t1 = new MyThread();

        Thread t2 = new MyThread();

        Thread t3 = new MyThread();

        Thread t4 = new MyThread();

        Thread t5 = new MyThread();

        //將線程放入池中進行執行

        pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5);

        //關閉線程池

        pool.shutdown();

    }

}

輸出結果：

pool-1-thread-2正在執行。。。

pool-1-thread-4正在執行。。。

pool-1-thread-3正在執行。。。

pool-1-thread-1正在執行。。。

pool-1-thread-5正在執行。。。

4：newScheduledThreadPool

TestScheduledThreadPoolExecutor.java

public class TestScheduledThreadPoolExecutor {

    public static void main(String[] args) {

        ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);

        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間就觸發異常

                      @Override

                      publicvoid run() {

                           //throw new RuntimeException();

                           System.out.println("================");

                      }

                  }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);

        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間打印系統時間，證實二者是互不影響的

                      @Override

                      publicvoid run() {

                           System.out.println(System.nanoTime());

                      }

                  }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);

    }

}

輸出結果

================

8384644549516

8386643829034

8388643830710

================

8390643851383

8392643879319

8400643939383