JAVA四种线程池

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-06-17 01:17 272阅读 0赞

介绍new Thread的弊端及Java四种线程池的使用，对Android同样适用。本文是基础篇，后面会分享下线程池一些高级功能。

1、new Thread的弊端  
执行一个异步任务你还只是如下new Thread吗？

![复制代码][copycode.gif]

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

![复制代码][copycode.gif]

那你就out太多了，new Thread的弊端如下：

a. 每次new Thread新建对象性能差。  
b. 线程缺乏统一管理，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导致死机或oom。  
c. 缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、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，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。  
b. 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。  
c. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

2、Java 线程池

Java通过Executors提供四种线程池，分别为：  
newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。  
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。  
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。  
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

(1). newCachedThreadPool  
创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。示例代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

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);
    }
    });
    }

![复制代码][copycode.gif]

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。

(2). newFixedThreadPool  
创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。示例代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

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();
    }
    }
    });
    }

![复制代码][copycode.gif]

因为线程池大小为3，每个任务输出index后sleep 2秒，所以每两秒打印3个数字。

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][]。

(3) newScheduledThreadPool  
创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

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

![复制代码][copycode.gif]

表示延迟3秒执行。

定期执行示例代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

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

![复制代码][copycode.gif]

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  
创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。示例代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

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();
    }
    }
    });
    }

![复制代码][copycode.gif]

结果依次输出，相当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[数据库操作][Link 1]，文件操作，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线程响应的操作。

线程池的作用：

线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。  
     根 据系统的环境情况，可以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，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排 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。当一个新任务需要运行时，如果线程池 中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

为什么要用线程池:

1.减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

2.可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约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，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，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：

<table style="margin:0px; padding:0px; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; word-break:break-word; color:rgb(51,51,51); font-family:verdana,Arial,Helvetica,sans-serif; font-size:14px"> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px"> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid silver; border-collapse:collapse"> <p style="margin:10px auto; padding-top:0px; padding-bottom:0px">ExecutorService</p> </td> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid silver; border-collapse:collapse"> <p style="margin:10px auto; padding-top:0px; padding-bottom:0px">真正的线程池接口。</p> </td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid silver; border-collapse:collapse"> <p style="margin:10px auto; padding-top:0px; padding-bottom:0px">ScheduledExecutorService</p> </td> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid silver; border-collapse:collapse"> <p style="margin:10px auto; padding-top:0px; padding-bottom:0px">能和Timer/TimerTask类似，解决那些需要任务重复执行的问题。</p> </td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid silver; border-collapse:collapse"> <p style="margin:10px auto; padding-top:0px; padding-bottom:0px">ThreadPoolExecutor</p> </td> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid silver; border-collapse:collapse"> <p style="margin:10px auto; padding-top:0px; padding-bottom:0px">ExecutorService的默认实现。</p> </td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid silver; border-collapse:collapse"> <p style="margin:10px auto; padding-top:0px; padding-bottom:0px">ScheduledThreadPoolExecutor</p> </td> 
   <td style="margin:0px; padding:3px; border:1px solid silver; border-collapse:collapse"> <p style="margin:10px auto; padding-top:0px; padding-bottom:0px">继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现。</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。

1. 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。

2.newFixedThreadPool

创建固定大小的线程池。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。

3. 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。

4.newScheduledThreadPool

创建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。

实例

1：newSingleThreadExecutor·

MyThread.java

![复制代码][copycode.gif]

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

![复制代码][copycode.gif]

TestSingleThreadExecutor.java

![复制代码][copycode.gif]

public class TestSingleThreadExecutor {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            //创建一个可重用固定线程数的线程池
    
            ExecutorService pool = Executors. newSingleThreadExecutor();
    
            //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口
    
            Thread t1 = new MyThread();
    
            Thread t2 = new MyThread();
    
            Thread t3 = new MyThread();
    
            Thread t4 = new MyThread();
    
            Thread t5 = new MyThread();
    
            //将线程放入池中进行执行
    
            pool.execute(t1);
    
            pool.execute(t2);
    
            pool.execute(t3);
    
            pool.execute(t4);
    
            pool.execute(t5);
    
            //关闭线程池
    
            pool.shutdown();
    
        }
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

输出结果

![复制代码][copycode.gif]

pool-1-thread-1正在执行。。。
    
    pool-1-thread-1正在执行。。。
    
    pool-1-thread-1正在执行。。。
    
    pool-1-thread-1正在执行。。。
    
    pool-1-thread-1正在执行。。。

![复制代码][copycode.gif]

2：newFixedThreadPool

TestFixedThreadPool.Java

![复制代码][copycode.gif]

publicclass TestFixedThreadPool {
    
        publicstaticvoid main(String[] args) {
    
            //创建一个可重用固定线程数的线程池
    
            ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
    
            //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口
    
            Thread t1 = new MyThread();
    
            Thread t2 = new MyThread();
    
            Thread t3 = new MyThread();
    
            Thread t4 = new MyThread();
    
            Thread t5 = new MyThread();
    
            //将线程放入池中进行执行
    
            pool.execute(t1);
    
            pool.execute(t2);
    
            pool.execute(t3);
    
            pool.execute(t4);
    
            pool.execute(t5);
    
            //关闭线程池
    
            pool.shutdown();
    
        }
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

输出结果

![复制代码][copycode.gif]

pool-1-thread-1正在执行。。。
    
    pool-1-thread-2正在执行。。。
    
    pool-1-thread-1正在执行。。。
    
    pool-1-thread-2正在执行。。。
    
    pool-1-thread-1正在执行。。。

![复制代码][copycode.gif]

3：newCachedThreadPool

TestCachedThreadPool.java

![复制代码][copycode.gif]

public class TestCachedThreadPool {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            //创建一个可重用固定线程数的线程池
    
            ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
    
            //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口
    
            Thread t1 = new MyThread();
    
            Thread t2 = new MyThread();
    
            Thread t3 = new MyThread();
    
            Thread t4 = new MyThread();
    
            Thread t5 = new MyThread();
    
            //将线程放入池中进行执行
    
            pool.execute(t1);
    
            pool.execute(t2);
    
            pool.execute(t3);
    
            pool.execute(t4);
    
            pool.execute(t5);
    
            //关闭线程池
    
            pool.shutdown();
    
        }
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

输出结果：

![复制代码][copycode.gif]

pool-1-thread-2正在执行。。。
    
    pool-1-thread-4正在执行。。。
    
    pool-1-thread-3正在执行。。。
    
    pool-1-thread-1正在执行。。。
    
    pool-1-thread-5正在执行。。。

![复制代码][copycode.gif]

4：newScheduledThreadPool

TestScheduledThreadPoolExecutor.java

![复制代码][copycode.gif]

public class TestScheduledThreadPoolExecutor {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
    
            exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
       //每隔一段时间就触发异常
    
                          @Override
    
                          publicvoid run() {
    
                               //throw new RuntimeException();
    
                               System.out.println("================");
    
                          }
    
                      }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    
            exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
       //每隔一段时间打印系统时间，证明两者是互不影响的
    
                          @Override
    
                          publicvoid run() {
    
                               System.out.println(System.nanoTime());
    
                          }
    
                      }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    
        }
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

输出结果

![复制代码][copycode.gif]

================
    
    8384644549516
    
    8386643829034
    
    8388643830710
    
    ================
    
    8390643851383
    
    8392643879319
    
    8400643939383

![复制代码][copycode.gif]

[copycode.gif]: /images/20220617/4074cb5da6dd41d9a3d100308f539d97.png
[PreloadDataCache]: http://www.trinea.cn/android/preloaddatacache%e6%94%af%e6%8c%81%e9%a2%84%e5%8f%96%e7%9a%84%e6%95%b0%e6%8d%ae%e7%bc%93%e5%ad%98%ef%bc%8c%e4%bd%bf%e7%94%a8%e7%ae%80%e5%8d%95%ef%bc%8c%e6%94%af%e6%8c%81%e5%a4%9a%e7%a7%8d%e7%bc%93/
[Link 1]: http://www.trinea.cn/android/database-performance/