Java线程池学习分析

熊孩纸 阅读:179 2021-07-15 18:31:59 评论:0

Java线程池学习

Executor框架简介

在Java 5之后,并发编程引入了一堆新的启动、调度和管理线程的API。Executor框架便是Java 5中引入的,其内部使用了线程池机制,它在java.util.cocurrent 包下,通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭,可以简化并发编程的操作。因此,在Java 5之后,通过Executor来启动线程比使用Thread的start方法更好,除了更易管理,效率更好(用线程池实现,节约开销)外,还有关键的一点:有助于避免this逃逸问题——如果我们在构造器中启动一个线程,因为另一个任务可能会在构造器结束之前开始执行,此时可能会访问到初始化了一半的对象用Executor在构造器中。

Executor框架包括:线程池,Executor,Executors,ExecutorService,CompletionService,Future,Callable等。

Executor接口中之定义了一个方法execute(Runnable command),该方法接收一个Runable实例,它用来执行一个任务,任务即一个实现了Runnable接口的类。ExecutorService接口继承自Executor接口,它提供了更丰富的实现多线程的方法,比如,ExecutorService提供了关闭自己的方法,以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成 Future 的方法。 可以调用ExecutorService的shutdown方法来平滑地关闭 ExecutorService,调用该方法后,将导致ExecutorService停止接受任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成(已经提交的任务会分两类:一类是已经在执行的,另一类是还没有开始执行的),当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭ExecutorService。因此我们一般用该接口来实现和管理多线程。

ExecutorService的生命周期包括三种状态:运行、关闭、终止。创建后便进入运行状态,当调用了shutdown方法时,便进入关闭状态,此时意味着ExecutorService不再接受新的任务,但它还在执行已经提交了的任务,当素有已经提交了的任务执行完后,便到达终止状态。如果不调用shutdown方法,ExecutorService会一直处在运行状态,不断接收新的任务,执行新的任务,服务器端一般不需要关闭它,保持一直运行即可。

Executors提供了一系列工厂方法用于创先线程池,返回的线程池都实现了ExecutorService接口。

可缓存的线程池
 public static ExecutorService newCachedThreadPool() 
  • 创建一个可缓存的线程池,调用execute将重用以前构造的线程(如果线程可用)。如果现有线程没有可用的,则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
  • 缓存型池通常用于执行一些生存期很短的异步型任务, 因此在一些面向连接的daemon型SERVER中用得不多。但对于生存期短的异步任务,它是Executor的首选。-能reuse的线程,必须是timeout IDLE内的池中线程,缺省timeout是60s,超过这个IDLE时长,线程实例将被终止及移出池。注意,放入CachedThreadPool的线程不必担心其结束,超过TIMEOUT不活动,其会自动被终止。
固定数目线程池
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 

创建固定数目线程的线程池。

单线程线程池
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() 
  • 创建一个单线程化的Executor。newFixedThreadPool与cacheThreadPool差不多,也是能reuse就用,但不能随时建新的线程。
  • 其独特之处:任意时间点,最多只能有固定数目的活动线程存在,此时如果有新的线程要建立,只能放在另外的队列中等待,直到当前的线程中某个线程终止直接被移出池子。和cacheThreadPool不同,FixedThreadPool没有IDLE机制,所以FixedThreadPool多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程,多用于服务器。
  • 从方法的源代码看,cache池和fixed池调用的是同一个底层池,只不过参数不同:fixed池线程数固定,并且是0秒IDLE(无IDLE)
    cache池线程数支持0-Integer.MAX_VALUE(显然完全没考虑主机的资源承受能力),60秒IDLE
定时及周期执行任务线程池
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 
  • 创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池,多数情况下可用来替代Timer类。单例线程,任意时间池中只能有一个线程。用的是和cache池和fixed池相同的底层池,但线程数目是1-1,0秒IDLE(无IDLE)。

一般来说,CachedTheadPool在程序执行过程中通常会创建与所需数量相同的线程,然后在它回收旧线程时停止创建新线程,因此它是合理的Executor的首选,只有当这种方式会引发问题时(比如需要大量长时间面向连接的线程时),才需要考虑用FixedThreadPool。

Executor代码示例

目录

  • newCachedThreadPool
  • newFixedThreadPool
  • newSingleThreadExecutor
  • newScheduledThreadPool
newCachedThreadPool

源码

package com.chzhao.executor; 
 
import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
 
public class NewCachedThreadPoolTest { 
	public static void main(String[] args) { 
		ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); 
		for (int i = 0; i < 5; i++) { 
			executorService.execute(new Runnable() { 
				public void run() { 
					try { 
						Thread.sleep(1000 * 3); 
					} catch (InterruptedException e) { 
						e.printStackTrace(); 
					} 
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
							+ "线程被调用了。"); 
				} 
			}); 
			System.out.println("************* a" + i + " *************"); 
		} 
		executorService.shutdown(); 
	} 
} 
 

输出

************* a0 ************* 
************* a1 ************* 
************* a2 ************* 
************* a3 ************* 
************* a4 ************* 
pool-1-thread-1线程被调用了。 
pool-1-thread-4线程被调用了。 
pool-1-thread-3线程被调用了。 
pool-1-thread-2线程被调用了。 
pool-1-thread-5线程被调用了。 
 

有几个任务启动几个线程

newFixedThreadPool

源码

package com.chzhao.executor; 
 
import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
 
public class NewFixedThreadPoolTest { 
	public static void main(String[] args) { 
		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3); 
		for (int i = 0; i < 5; i++) { 
			executorService.execute(new Runnable() { 
				public void run() { 
					try { 
						Thread.sleep(1000 * 3); 
					} catch (InterruptedException e) { 
						e.printStackTrace(); 
					} 
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
							+ "线程被调用了。"); 
				} 
			}); 
			System.out.println("************* a" + i + " *************"); 
		} 
		executorService.shutdown(); 
	} 
} 
 

输出

************* a0 ************* 
************* a1 ************* 
************* a2 ************* 
************* a3 ************* 
************* a4 ************* 
pool-1-thread-1线程被调用了。 
pool-1-thread-3线程被调用了。 
pool-1-thread-2线程被调用了。 
pool-1-thread-1线程被调用了。 
pool-1-thread-3线程被调用了。 

可以看到,虽然要执行5次,只起了3个线程。

newSingleThreadExecutor

源码

package com.chzhao.executor; 
 
import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
 
public class NewSingleThreadExecutorTest { 
	public static void main(String[] args) { 
		ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(); 
		for (int i = 0; i < 5; i++) { 
			executorService.execute(new Runnable() { 
				public void run() { 
					try { 
						Thread.sleep(1000 * 3); 
					} catch (InterruptedException e) { 
						e.printStackTrace(); 
					} 
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
							+ "线程被调用了。"); 
				} 
			}); 
			System.out.println("************* a" + i + " *************"); 
		} 
		executorService.shutdown(); 
	} 
} 
 

输出

************* a0 ************* 
************* a1 ************* 
************* a2 ************* 
************* a3 ************* 
************* a4 ************* 
pool-1-thread-1线程被调用了。 
pool-1-thread-1线程被调用了。 
pool-1-thread-1线程被调用了。 
pool-1-thread-1线程被调用了。 
pool-1-thread-1线程被调用了。 
 

只有一个线程在运行

newScheduledThreadPool

源码

package com.chzhao.executor; 
 
import java.util.concurrent.Executors; 
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; 
import java.util.concurrent.ThreadFactory; 
import java.util.concurrent.TimeUnit; 
 
public class NewScheduledThreadPoolTest { 
	public static void main(String[] args) { 
		final ScheduledExecutorService job = Executors.newScheduledThreadPool( 
				2, new ThreadFactory() { 
					public Thread newThread(Runnable r) { 
						return new Thread(r, "MY_THREAD"); 
					} 
				}); 
 
		job.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { 
			public void run() { 
				System.out 
						.println(Thread.currentThread().getName() + "线程被调用了。"); 
			} 
		}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS); 
	} 
} 

输出

MY_THREAD线程被调用了。 
MY_THREAD线程被调用了。 
MY_THREAD线程被调用了。 
MY_THREAD线程被调用了。 
MY_THREAD线程被调用了。 
MY_THREAD线程被调用了。 
MY_THREAD线程被调用了。 
MY_THREAD线程被调用了。 

注意,不能用shutdown

Callable和Future

在Java 5之后,任务分两类:一类是实现了Runnable接口的类,一类是实现了Callable接口的类。两者都可以被ExecutorService执行,但是Runnable任务没有返回值,而Callable任务有返回值。并且Callable的call()方法只能通过ExecutorService的submit(Callable task) 方法来执行,并且返回一个 Future ,是表示任务等待完成的 Future。

Callable接口类似于Runnable,两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返回结果,并且无法抛出经过检查的异常而Callable又返回结果,而且当获取返回结果时可能会抛出异常。Callable中的call()方法类似Runnable的run()方法,区别同样是有返回值,后者没有。

当将一个Callable的对象传递给ExecutorService的submit方法,则该call方法自动在一个线程上执行,并且会返回执行结果Future对象。同样,将Runnable的对象传递给ExecutorService的submit方法,则该run方法自动在一个线程上执行,并且会返回执行结果Future对象,但是在该Future对象上调用get方法,将返回null。

源码

package com.chzhao.future; 
 
import java.util.Random; 
import java.util.concurrent.Callable; 
import java.util.concurrent.ExecutionException; 
import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
import java.util.concurrent.Future; 
 
public class Main { 
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException, 
			ExecutionException { 
		ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2); 
		for (int i = 0; i < 5; i++) { 
			Future<Integer> future = es.submit(new Callable<Integer>() { 
				public Integer call() throws Exception { 
					Integer ret = new Random().nextInt(100); 
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
							+ "return : \t" + ret); 
					return ret; 
				} 
			}); 
			System.out.println(future.get()); 
		} 
		es.shutdown(); 
	} 
} 
 

输出

pool-1-thread-1return : 	34 
34 
pool-1-thread-2return : 	51 
51 
pool-1-thread-1return : 	54 
54 
pool-1-thread-2return : 	75 
75 
pool-1-thread-1return : 	35 
35 

参考:
【Java并发编程】之十九:并发新特性—Executor框架与线程池(含代码)
Java线程(七):Callable和Future


标签:java
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