Java 四种线程池

原文

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？

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：

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。

(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：

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();
}
}
});
}

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：

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。

定期执行示例代码如下：

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
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：

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，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，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：

ExecutorService	真正的线程池接口。
ScheduledExecutorService	能和Timer/TimerTask类似，解决那些需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

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

TestSingleThreadExecutor.java

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();}}

输出结果

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。。。

2：newFixedThreadPool

TestFixedThreadPool.Java

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();}}

输出结果

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。。。

3：newCachedThreadPool

TestCachedThreadPool.java

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();}}

输出结果：

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。。。

4：newScheduledThreadPool

TestScheduledThreadPoolExecutor.java

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@Overridepublicvoid 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@Overridepublicvoid run() {System.out.println(System.nanoTime());}}, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);}}

输出结果

================838464454951683866438290348388643830710================839064385138383926438793198400643939383

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