java封装的几个线程池介绍

淩亂°似流年 2022-06-14 04:09 259阅读 0赞

## java封装的几个线程池介绍 ##

### FixedThreadPool ###

FixedThreadPool并不是一个类，它是由`Executors`工具类创建出来的一个固定线程数的一个ThreadPoolEexcutor的对象，有2种实现方式。

Executors.newFixedThreadPool(3);//固定3个线程数
    
    Executors.newFixedThreadPool(3, Executors.defaultThreadFactory());

我们来看下`newFixedThreadPool()`的内部实现吧

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        //这里可以看出，返回的就是一个TreadPoolExecutor对象，不过这个对象的核心线程数和最大线程数相等
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
    
    
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                      //相比上面的方法，就是多了threadFactory参数
                                      threadFactory);
    }

**`newFixedThreadPool()`分析**

这里就用一个参数的方法来分析。

*  `corePoolSize`和`maxPoolSize`都是参数`nThreads`：线程池中都是核心线程且是`nThraeds`个时，没有非核心线程。
 *  非工作线程的存活时间是0：当核心线程执行完队列中的任务时，如果队列中没有任务，这时核心线程死亡。极大程度的节约了系统资源。
 *  使用的队列默认最大值是Integer.MAX\_VALUE：该队列长度是int最大值，相当于无限大了，这样不管你有多少任务，都能够存储在队列里面，等待核心线程去执行。

**线程池中执行任务大致分为4个阶段**。

1.任务数小于核心线程数，如果在执行新任务，则创建核心线程去执行任务。

2.当核心线程都在执行任务时，未执行的任务且小于队列长度，这是任务会存储于队列中。

3.当核心线程都在执行任务，且未执行任务数大于队列长度，这是非核心线程会执行新的任务。

4.当核心线程都在执行任务，且未执行任务数大于队列长度，且非核心线程也在执行任务，这是会采用饱和策略。

*`newFixedPoolExecutor()`创建出来的线程池，不会有第3阶段*。

**FixedPoolExecutor的使用场景**：

FixedThreadPool适用于为了满足资源管理的需求，而需要限制当前线程数量的应用场景，它适用于负载比较重的服务器。

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### SingleThreadPool ###

SingleThreadPool是只有一个线程的线程池，内部实现和FixedThreadPool一样，不过就是线程数有区别。

SingleThreadPool的调用方法

Executors.newSingleThreadExecutor();
    
    Executors.newSingleThreadExecutor(Executors.defaultThreadFactory());

SingleThreadPool的内部实现

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

我们看到`new FinalizableDelegatedExecutorService()`对象包裹了一个`ThreadPoolExecutor`对象，这个`ThreadPoolExecutor`对象其实就是一个线程的`FixedThreadPool`,而`FinalizableDelegatedExecutorService`类就是对`ThreadPoolExecutor`在封装了一层。

所以我们也可以简单的理解为`SingleThreadPool`是只有一个线程的`FixedThreadPool`。

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### CachedThreadPool ###

CachedThreadPool的调用方法

Executors.newCachedThreadPool();
    
    Executors.newCachedThreadPool(Executors.defaultThreadFactory());

CachedThreadPool的内部实现

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

`newCachedThreadPool()`中的ThreadPoolExecutor对象参数分析

*  `corePoolSize`核心线程数为0
 *  `maxPoolSize`最大线程数为Integer.MAX\_VALUE。
 *  `keepAliveTime`：非工作线程存活时间60秒
 *  `workQueue`：队列使用的`SynchronousQueue`(SynchronousQueue是一个没有容量的队列)。

通过参数我们可以知道，没有核心线程数，那么就不会走线程池的第一个阶段，SynchronousQueue队列是一个没有容量的阻塞队列。每个插入操作必须等待另一 个线程的对应移除操作。

下面看下`CachedThreadPool`的`execute()`方法的执行示意图:

![image][]

1.`execute()`首先执行`SynchronousQueue.offer(Runnable r)`。如果的当前`maxPool`中有空闲线程，会执行`SynchronousQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS)`，那么主线程（调用`execute()`的线程）执行offer操作与空闲线程执行的`poll`操作配对成功。主线程把任务交给空闲线程执行，`execute()`方法执行完成。

2.当`maxPool`为空，或者`maxPool`中当前没有空闲线程时，将没有线程执行`SynchronousQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS)`。这种情况下，步骤1失败。此时`CachedThreadPool`会创建一个新线程执行任务，`execute()`执行完成。

3.在步骤2中，新创建的线程将任务执行完后，会执行`SynchronousQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS)`。这个`poll`操作会让空闲线程最多在`SynchronousQueue`中等待60秒，如果60秒钟内主线程提交了一个新任务（主线程执行步骤1），那么这个空闲线程将执行主线程提交的新任务；否则，这个空闲线程将终止。由于空闲60秒的空闲线程会被终止，因此长时间保持空闲的`CachedThreadPool`不会使用任何资源。

`CachedThreadPool`是大小无界的线程池，适用于执行很的短期异步任务的小程序，或者是负载较轻的服务器。

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### ScheduledThreadPoolExecutor ###

ScheduledThreadPoolExecutor是ThreadPoolExecutor的子类。

ScheduledThreadPoolEexcutor的调用有4中形式

Executors.newScheduledThreadPool(3);
    
    Executors.newScheduledThreadPool(3, Executors.defaultThreadFactory());
    
    new ScheduledThreadPoolExecutor(3);
    
    new ScheduledThreadPoolExecutor(3, Executors.defaultThreadFactory());

其实`Executors.newScheduledThreadPool(3)`方法的内部实现也是直接创建一个对象，如：

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }
    
    
    public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
        return new DelegatedScheduledExecutorService
            (new ScheduledThreadPoolExecutor(1, threadFactory));
    }

那我们接下来看下`ScheduledThreadPoolExecutor()`的构造方法实现

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }
    
    
    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,ThreadFactory threadFactory) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
              new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
    }

从构造方法中可以知道，其实`ScheduledThreadPoolExecutor`调用的是父类中的构造方法，也就是`ThreadPoolExecutor`中的构造。那么我们来说说传入的参数：

*  corePoolSize：核心线程数，传入
 *  默认最大线程数为Integer.MAX\_VALUE。
 *  保活时间默认10毫秒,`DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS`默认10L，单位毫秒。
 *  使用的队列是`DelayedWorkQueue`，`DelayedWorkQueue`是一个无界限的队列，当添加的任务大于队列时，会从新增加队列的长度。同时`DelayedWorkQueue`还有着一套按超时时间升序排序的算法，遵循”左结点比右节点小（下次执行的时间更短）的原则。具体细节在下一章解释。

通过构造我们可以知道，`ScheduledThreadPoolExecutor`和`ThreadPoolExecutor`并没太多的区别，最大的区别就是队列的不同。因为`DelayedWorkQueue`的长度具有增长型和按超时时间升序排序算法，使得`ScheduledThreadPoolExecutor`具有延时执行任务的特性。

因为`DelayedWorkQueue`是属于无界队列，那么最大线程数设置Integer.MAX\_VALUE就没有使用到。

**`ScheduledThreadPoolExecutor`的执行方法**

因为`ScheduledThreadPoolExecutor`继承自`ThreadPoolExecutor`，所以会有`execute()`和`submit()`,这里不介绍这2个方法。

`ScheduledThreadPoolExecutor`除了继承`ThreadPoolExecutor`，还实现了`ScheduledExecutorService`接口

`ScheduledExecutorService`接口方法

//创建任务并在给定延迟时间后执行
    public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit);
    
    //同上，只不过参数是Callable
    public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit);
    
    /** * 参数initialDelay：表示第一次延时的时间 * 参数period：表示任务执行开始后距下一个任务开始执行的时间间隔 */
    public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit);
    
    /** * 参数initialDelay：表示第一次延时的时间 * 参数period：表示任务执行结束后距下一个任务开始执行的时间间隔 */                                 
    public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);

**`schedule()`方法实现代码：**

public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,long delay,TimeUnit unit) {
        if (command == null || unit == null)
            throw new NullPointerException();
    
        //decorateTask()的第2个参数，就是返回值，也就是即将延迟执行的任务对象
        RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command,new ScheduledFutureTask<Void>(command, null,triggerTime(delay, unit),sequencer.getAndIncrement()));
    
        delayedExecute(t);//延迟执行这个任务
        return t;
    }
    
    //decorateTask()实现代码
    protected <V> RunnableScheduledFuture<V> decorateTask(Runnable runnable, RunnableScheduledFuture<V> task) {
        return task;
    }

*`ScheduledThreadPoolExecutor`的执行方法非常类似Timer定时器。*

**`ScheduledThreadPoolExecutor`的简单使用**

*  `schedule()`的使用

*  `scheduleAtFixedRate()`的使用

public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            ScheduledThreadPoolExecutor scheduledThreadPoolExecutor = new ScheduledThreadPoolExecutor(3);
    
            System.out.println("任务执行前时间：" + System.currentTimeMillis());
    
            scheduledThreadPoolExecutor.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("任务执行时间：" + System.currentTimeMillis());
                    try {
                        Thread.sleep(1000);//这个是为了区别和下一个方法
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
    }
    
    
    控制台打印结果：
    
    任务执行前时间：1496848166272
    任务执行时间：1496848167285     //第一次执行，任务延迟1秒执行
    任务执行时间：1496848172281     //每隔5秒后执行任务
    任务执行时间：1496848177280
    任务执行时间：1496848182282
    任务执行时间：1496848187282

*  `scheduleWithFixedDelay()`的使用

public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            ScheduledThreadPoolExecutor scheduledThreadPoolExecutor = new ScheduledThreadPoolExecutor(3);
    
            System.out.println("任务执行前时间：" + System.currentTimeMillis());//任务执行前时间：1496847975977
    
            scheduledThreadPoolExecutor.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("任务执行时间：" + System.currentTimeMillis());
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
    }
    
    
    打印结果：
    
    任务执行前时间：1496848595162
    任务执行时间：1496848596181     //第一次执行延时任务，延迟1秒
    任务执行时间：1496848602188     //第2次执行任务，延迟大约6秒（5秒是延迟时间，1秒是任务执行的消耗时间）
    任务执行时间：1496848608204
    任务执行时间：1496848614211
    任务执行时间：1496848620231
    任务执行时间：1496848626256

**`ScheduledThreadPoolExecutor`停止方法**

*  `shutdown()`
 *  `shutdownNow()`

这两个方法在将线程池`ThreadPoolExecutor`的时候介绍过。

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### SingleThreadScheduledExecutor ###

`SingleThreadScheduledExecutor`和`ScheduledThreadPoolExecutor`一样具有延时执行任务的特点。`SingleThreadScheduledExecutor`的内部实现就是`ScheduledThreadPoolExecutor`，只不过只有一个核心线程(虽然有最大线程数，但是队列的无边界的，所以除核心线程外，其他线程不会执行任务)。

`SingleThreadScheduledExecutor`的调用

Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    
    Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(Executors.defaultThreadFactory());

`SingleThreadScheduledExecutor`的内部实现

public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
        return new DelegatedScheduledExecutorService
            (new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
    }
    
    
    public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
        return new DelegatedScheduledExecutorService
            (new ScheduledThreadPoolExecutor(1, threadFactory));
    }

[image]: http://oe9ggtbcb.bkt.clouddn.com/8S%5BL8M%25%25U08T3C8V63$@FPF.png