Java 四種線程池的用法分析

時間  2019-11-12
標籤 java 四種 線程 用法 分析 欄目 Java 简体版
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一、new Thread的弊端

執行一個異步任務你還只是以下new Thread嗎？html

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：java

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。數據庫

相比new Thread，Java提供的四種線程池的好處在於：緩存

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。安全

二、Java 線程池

Java經過Executors提供四種線程池，分別爲：服務器

  • 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：併發

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。app

(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：異步

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。ide

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

(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。

實例代碼

1、固定大小的線程池，newFixedThreadPool：

package app.executors;  

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

/** 
 * Java線程：線程池 
 *  
 * @author xiho
 */  
public class Test {  
    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.newFixedThreadPool(2);  
        // 建立線程  
        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();  
    }  
}  

class MyThread extends Thread {  
    @Override  
    public void run() {  
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在執行。。。");  
    }  
}

輸出結果：

pool-1-thread-1正在執行。。。  
pool-1-thread-3正在執行。。。  
pool-1-thread-4正在執行。。。  
pool-1-thread-2正在執行。。。  
pool-1-thread-5正在執行。。。

改變ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5)中的參數：ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2)，輸出結果是：

pool-1-thread-1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。。。  
pool-1-thread-2正在執行。。。

從以上結果能夠看出，newFixedThreadPool的參數指定了能夠運行的線程的最大數目，超過這個數目的線程加進去之後，不會運行。其次，加入線程池的線程屬於託管狀態，線程的運行不受加入順序的影響。

2、單任務線程池，newSingleThreadExecutor：

僅僅是把上述代碼中的ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2)改成ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
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。。。

能夠看出，每次調用execute方法，其實最後都是調用了thread-1的run方法。

3、可變尺寸的線程池，newCachedThreadPool：

與上面的相似，只是改動下pool的建立方式：ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();

輸出結果：

pool-1-thread-1正在執行。。。  
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-5正在執行。。。

這種方式的特色是：可根據須要建立新線程的線程池，可是在之前構造的線程可用時將重用它們。

4、延遲鏈接池，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
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