Java四种线程池newCachedThreadPool,newFixedThreadPool,newScheduledThreadPool,newSingleThreadExecutor

时间 2019-11-19

标签 java 四种线程 newcachedthreadpool newfixedthreadpool newscheduledthreadpool newsinglethreadexecutor 栏目 Java 繁體版

原文原文链接

一、new Thread的弊端java

执行一个异步任务你还只是以下new Thread吗？android

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：算法

a. 每次new Thread新建对象性能差。
b. 线程缺少统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源致使死机或oom。
c. 缺少更多功能，如定时执行、按期执行、线程中断。
相比new Thread，Java提供的四种线程池的好处在于：
a. 重用存在的线程，减小对象建立、消亡的开销，性能佳。
b. 可有效控制最大并发线程数，提升系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
c. 提供定时执行、按期执行、单线程、并发数控制等功能。数据库

二、Java 线程池
Java经过Executors提供四种线程池，分别为：
newCachedThreadPool建立一个可缓存线程池，若是线程池长度超过处理须要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
newFixedThreadPool 建立一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool 建立一个周期线程池，支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor 建立一个单线程化的线程池，它只会用惟一的工做线程来执行任务，保证全部任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。数组

(1). newCachedThreadPool
建立一个可缓存线程池，若是线程池长度超过处理须要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。示例代码以下：缓存

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);
}
});
}

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。安全

(2). newFixedThreadPool
建立一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。示例代码以下：性能优化

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();
}
}
});
}

由于线程池大小为3，每一个任务输出index后sleep 2秒，因此每两秒打印3个数字。服务器

定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。可参考PreloadDataCache。网络

(3) newScheduledThreadPool
建立一个周期线程池，支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码以下：

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

表示延迟3秒执行。

按期执行示例代码以下：

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

表示延迟1秒后每3秒执行一次。

ScheduledExecutorService比Timer更安全，功能更强大，后面会有一篇单独进行对比。

(4)、newSingleThreadExecutor
建立一个单线程化的线程池，它只会用惟一的工做线程来执行任务，保证全部任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。示例代码以下：

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();
}
}
});
}

结果依次输出，至关于顺序执行各个任务。

现行大多数GUI程序都是单线程的。Android中单线程可用于数据库操做，文件操做，应用批量安装，应用批量删除等不适合并发但可能IO阻塞性及影响UI线程响应的操做。

线程池的做用：

线程池做用就是限制系统中执行线程的数量。
根据系统的环境状况，能够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，多了形成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其余线程排队等候。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。当一个新任务须要运行时，若是线程池中有等待的工做线程，就能够开始运行了；不然进入等待队列。

为何要用线程池:

1.减小了建立和销毁线程的次数，每一个工做线程均可以被重复利用，可执行多个任务。

2.能够根据系统的承受能力，调整线程池中工做线线程的数目，防止由于消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每一个线程须要大约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，可是严格意义上讲Executor并非一个线程池，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相似，解决那些须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，尤为是对于线程池的原理不是很清楚的状况下，颇有可能配置的线程池不是较优的，所以在Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些经常使用的线程池。

1. newSingleThreadExecutor

建立一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工做，也就是至关于单线程串行执行全部任务。若是这个惟一的线程由于异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证全部任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

2.newFixedThreadPool

建立固定大小的线程池。每次提交一个任务就建立一个线程，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，若是某个线程由于执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

3. newCachedThreadPool

建立一个可缓存的线程池。若是线程池的大小超过了处理任务所须要的线程，

那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增长时，此线程池又能够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作限制，线程池大小彻底依赖于操做系统（或者说JVM）可以建立的最大线程大小。

4.newScheduledThreadPool

建立一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

不管建立那种线程池必需要调用ThreadPoolExecutor

线程池类为 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor，经常使用构造方法为：

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
long keepAliveTime, TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue,
RejectedExecutionHandler handler)
corePoolSize：线程池维护线程的最少数量
maximumPoolSize：线程池维护线程的最大数量
keepAliveTime：线程池维护线程所容许的空闲时间
unit：线程池维护线程所容许的空闲时间的单位
workQueue：线程池所使用的缓冲队列
handler：线程池对拒绝任务的处理策略

一个任务经过 execute(Runnable)方法被添加到线程池，任务就是一个 Runnable类型的对象，任务的执行方法就是 Runnable类型对象的run()方法。

当一个任务经过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时：

若是此时线程池中的数量小于corePoolSize，即便线程池中的线程都处于空闲状态，也要建立新的线程来处理被添加的任务。
若是此时线程池中的数量等于 corePoolSize，可是缓冲队列 workQueue未满，那么任务被放入缓冲队列。
若是此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，而且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。
若是此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，而且线程池中的数量等于maximumPoolSize，那么经过 handler所指定的策略来处理此任务。

也就是：处理任务的优先级为：
核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize，若是三者都满了，使用handler处理被拒绝的任务。

当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，若是某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止。这样，线程池能够动态的调整池中的线程数。

unit可选的参数为java.util.concurrent.TimeUnit中的几个静态属性：
NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS。

workQueue我经常使用的是：java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue

handler有四个选择：
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
重试添加当前的任务，他会自动重复调用execute()方法
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
抛弃旧的任务
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()
抛弃当前的任务

固然也能够根据应用场景实现RejectedExecutionHandler接口，自定义饱和策略，如记录日志或持久化存储不能处理的任务。

Executor 可以创建 3 种类型的 ThreadPoolExecutor 线程池：

1. FixedThreadPool

建立固定长度的线程池，每次提交任务建立一个线程，直到达到线程池的最大数量，线程池的大小再也不变化。

这个线程池能够建立固定线程数的线程池。特色就是能够重用固定数量线程的线程池。它的构造源码以下：

 
         public  
         static  
         ExecutorService newFixedThreadPool( 
         int  
         nThreads) {  
        
         return  
         new  
         ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, 
        
         TimeUnit.MILLISECONDS,  
        
         new  
         LinkedBlockingQueue<Runnable>());  
        
         }

FixedThreadPool的corePoolSize和maxiumPoolSize都被设置为建立FixedThreadPool时指定的参数nThreads。
0L则表示当线程池中的线程数量操做核心线程的数量时，多余的线程将被当即中止
最后一个参数表示FixedThreadPool使用了无界队列LinkedBlockingQueue做为线程池的作工队列，因为是无界的，当线程池的线程数达到corePoolSize后，新任务将在无界队列中等待，所以线程池的线程数量不会超过corePoolSize，同时maxiumPoolSize也就变成了一个无效的参数，而且运行中的线程池并不会拒绝任务。

FixedThreadPool运行图以下

执行过程以下：

1.若是当前工做中的线程数量少于corePool的数量，就建立新的线程来执行任务。

2.当线程池的工做中的线程数量达到了corePool，则将任务加入LinkedBlockingQueue。

3.线程执行完1中的任务后会从队列中去任务。

注意LinkedBlockingQueue是无界队列，因此能够一直添加新任务到线程池。

2. SingleThreadExecutor　　

SingleThreadExecutor是使用单个worker线程的Executor。特色是使用单个工做线程执行任务。它的构造源码以下：

 
         public  
         static  
         ExecutorService newSingleThreadExecutor() { 
        
         return  
         new  
         FinalizableDelegatedExecutorService 
        
         ( 
         new  
         ThreadPoolExecutor( 
         1 
         ,  
         1 
         , 
        
         0L, TimeUnit.MILLISECONDS, 
        
         new  
         LinkedBlockingQueue<Runnable>())); 
        
         }

SingleThreadExecutor的corePoolSize和maxiumPoolSize都被设置1。

其余参数均与FixedThreadPool相同，其运行图以下：

执行过程以下：

1.若是当前工做中的线程数量少于corePool的数量，就建立一个新的线程来执行任务。

2.当线程池的工做中的线程数量达到了corePool，则将任务加入LinkedBlockingQueue。

3.线程执行完1中的任务后会从队列中去任务。

注意：因为在线程池中只有一个工做线程，因此任务能够按照添加顺序执行。

3. CachedThreadPool

CachedThreadPool是一个”无限“容量的线程池，它会根据须要建立新线程。特色是能够根据须要来建立新的线程执行任务，没有特定的corePool。下面是它的构造方法：

 
         public  
         static  
         ExecutorService newCachedThreadPool() { 
        
         return  
         new  
         ThreadPoolExecutor( 
         0 
         , Integer.MAX_VALUE, 
        
         60L, TimeUnit.SECONDS, 
        
         new  
         SynchronousQueue<Runnable>()); 
        
         }

CachedThreadPool的corePoolSize被设置为0，即corePool为空；maximumPoolSize被设置为Integer.MAX_VALUE，即maximum是无界的。这里keepAliveTime设置为60秒，意味着空闲的线程最多能够等待任务60秒，不然将被回收。

CachedThreadPool使用没有容量的SynchronousQueue做为主线程池的工做队列，它是一个没有容量的阻塞队列。每一个插入操做必须等待另外一个线程的对应移除操做。这意味着，若是主线程提交任务的速度高于线程池中处理任务的速度时，CachedThreadPool会不断建立新线程。极端状况下，CachedThreadPool会由于建立过多线程而耗尽CPU资源。其运行图以下：

执行过程以下：

1.首先执行SynchronousQueue.offer(Runnable task)。若是在当前的线程池中有空闲的线程正在执行SynchronousQueue.poll()，那么主线程执行的offer操做与空闲线程执行的poll操做配对成功，主线程把任务交给空闲线程执行。，execute()方法执行成功，不然执行步骤2

2.当线程池为空(初始maximumPool为空)或没有空闲线程时，配对失败，将没有线程执行SynchronousQueue.poll操做。这种状况下，线程池会建立一个新的线程执行任务。

3.在建立完新的线程之后，将会执行poll操做。当步骤2的线程执行完成后，将等待60秒，若是此时主线程提交了一个新任务，那么这个空闲线程将执行新任务，不然被回收。所以长时间不提交任务的CachedThreadPool不会占用系统资源。

SynchronousQueue是一个不存储元素阻塞队列，每次要进行offer操做时必须等待poll操做，不然不能继续添加元素。

最后来个各类阻塞队列的说明和比较：

　　Java并发包中的阻塞队列一共7个，固然他们都是线程安全的。

　　ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。

　　LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。

　　PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。

　　DealyQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。

　　SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。

　　LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。

　　LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。