java自帶執行緒池和佇列詳細講解
Java執行緒池使用說明
一簡介
執行緒的使用在java中佔有極其重要的地位，在jdk1.4極其之前的jdk版本中，關於執行緒池的使用是極其簡陋的。在jdk1.5之後這一情況有了很大的改觀。Jdk1.5之後加入了java.util.concurrent包，這個包中主要介紹java中執行緒以及執行緒池的使用。為我們在開發中處理執行緒的問題提供了非常大的幫助。
二：執行緒池
執行緒池的作用：
執行緒池作用就是限制系統中執行執行緒的數量。根據系統的環境情況，可以自動或手動設定執行緒數量，達到執行的最佳效果；少了浪費了系統資源，多了造成系統擁擠效率不高。用執行緒池控制執行緒數量，其他執行緒排隊等候。一個任務執行完畢，再從佇列的中取最前面的任務開始執行。若佇列中沒有等待程序，執行緒池的這一資源處於等待。當一個新任務需要執行時，如果執行緒池中有等待的工作執行緒，就可以開始運行了；否則進入等待佇列。
為什麼要用執行緒池:
1.減少了建立和銷燬執行緒的次數，每個工作執行緒都可以被重複利用，可執行多個任務。
2.可以根據系統的承受能力，調整執行緒池中工作線執行緒的數目，防止因為消耗過多的記憶體，而把伺服器累趴下(每個執行緒需要大約1MB記憶體，執行緒開的越多，消耗的記憶體也就越大，最後宕機)。
Java裡面執行緒池的頂級介面是Executor，但是嚴格意義上講Executor並不是一個執行緒池，而只是一個執行執行緒的工具。真正的執行緒池介面是ExecutorService。
比較重要的幾個類：
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ExecutorService |
真正的執行緒池介面。 |
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ScheduledExecutorService |
能和Timer/TimerTask類似，解決那些需要任務重複執行的問題。 |
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ThreadPoolExecutor |
ExecutorService的預設實現。 |
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ScheduledThreadPoolExecutor |
繼承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService介面實現，週期性任務排程的類實現。 |
要配置一個執行緒池是比較複雜的，尤其是對於執行緒池的原理不是很清楚的情況下，很有可能配置的執行緒池不是較優的，因此在Executors類裡面提供了一些靜態工廠，生成一些常用的執行緒池。
1. newSingleThreadExecutor
建立一個單執行緒的執行緒池。這個執行緒池只有一個執行緒在工作，也就是相當於單執行緒序列執行所有任務。如果這個唯一的執行緒因為異常結束，那麼會有一個新的執行緒來替代它。此執行緒池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。
2.newFixedThreadPool
建立固定大小的執行緒池。每次提交一個任務就建立一個執行緒，直到執行緒達到執行緒池的最大大小。執行緒池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個執行緒因為執行異常而結束，那麼執行緒池會補充一個新執行緒。
3. newCachedThreadPool
建立一個可快取的執行緒池。如果執行緒池的大小超過了處理任務所需要的執行緒，
那麼就會回收部分空閒（60秒不執行任務）的執行緒，當任務數增加時，此執行緒池又可以智慧的新增新執行緒來處理任務。此執行緒池不會對執行緒池大小做限制，執行緒池大小完全依賴於作業系統（或者說JVM）能夠建立的最大執行緒大小。
4.newScheduledThreadPool
建立一個大小無限的執行緒池。此執行緒池支援定時以及週期性執行任務的需求。
例項
1：newSingleThreadExecutor
MyThread.java
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publicclassMyThread extends Thread { @Override publicvoid run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在執行。。。"); } } |
TestSingleThreadExecutor.java
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publicclassTestSingleThreadExecutor { publicstaticvoid main(String[] args) { //建立一個可重用固定執行緒數的執行緒池 ExecutorService pool = Executors. newSingleThreadExecutor(); //建立實現了Runnable介面物件，Thread物件當然也實現了Runnable介面 Thread t1 = new MyThread(); Thread t2 = new MyThread(); Thread t3 = new MyThread(); Thread t4 = new MyThread(); Thread t5 = new MyThread(); //將執行緒放入池中進行執行 pool.execute(t1); pool.execute(t2); pool.execute(t3); pool.execute(t4); pool.execute(t5); //關閉執行緒池 pool.shutdown(); } } |
輸出結果
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pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。 |
2newFixedThreadPool
TestFixedThreadPool.Java
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publicclass TestFixedThreadPool { publicstaticvoid main(String[] args) { //建立一個可重用固定執行緒數的執行緒池 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); //建立實現了Runnable介面物件，Thread物件當然也實現了Runnable介面 Thread t1 = new MyThread(); Thread t2 = new MyThread(); Thread t3 = new MyThread(); Thread t4 = new MyThread(); Thread t5 = new MyThread(); //將執行緒放入池中進行執行 pool.execute(t1); pool.execute(t2); pool.execute(t3); pool.execute(t4); pool.execute(t5); //關閉執行緒池 pool.shutdown(); } } |
輸出結果
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pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-2正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-2正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。 |
3 newCachedThreadPool
TestCachedThreadPool.java
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publicclass TestCachedThreadPool { publicstaticvoid main(String[] args) { //建立一個可重用固定執行緒數的執行緒池 ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool(); //建立實現了Runnable介面物件，Thread物件當然也實現了Runnable介面 Thread t1 = new MyThread(); Thread t2 = new MyThread(); Thread t3 = new MyThread(); Thread t4 = new MyThread(); Thread t5 = new MyThread(); //將執行緒放入池中進行執行 pool.execute(t1); pool.execute(t2); pool.execute(t3); pool.execute(t4); pool.execute(t5); //關閉執行緒池 pool.shutdown(); } } |
輸出結果：
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pool-1-thread-2正在執行。。。 pool-1-thread-4正在執行。。。 pool-1-thread-3正在執行。。。 pool-1-thread-1正在執行。。。 pool-1-thread-5正在執行。。。 |
4newScheduledThreadPool
TestScheduledThreadPoolExecutor.java
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publicclass TestScheduledThreadPoolExecutor { publicstaticvoid main(String[] args) { ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1); exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間就觸發異常 @Override publicvoid run() { //throw new RuntimeException(); System.out.println("================"); } }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS); exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間列印系統時間，證明兩者是互不影響的 @Override publicvoid run() { System.out.println(System.nanoTime()); } }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS); } } |
輸出結果
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================ 8384644549516 8386643829034 8388643830710 ================ 8390643851383 8392643879319 8400643939383 |
三：ThreadPoolExecutor詳解
ThreadPoolExecutor的完整構造方法的簽名是：ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) .
corePoolSize - 池中所儲存的執行緒數，包括空閒執行緒。
maximumPoolSize-池中允許的最大執行緒數。
keepAliveTime - 當執行緒數大於核心時，此為終止前多餘的空閒執行緒等待新任務的最長時間。
unit - keepAliveTime 引數的時間單位。
workQueue - 執行前用於保持任務的佇列。此佇列僅保持由 execute方法提交的 Runnable任務。
threadFactory - 執行程式建立新執行緒時使用的工廠。
handler - 由於超出執行緒範圍和佇列容量而使執行被阻塞時所使用的處理程式。
ThreadPoolExecutor是Executors類的底層實現。
在JDK幫助文件中，有如此一段話：
“強烈建議程式設計師使用較為方便的Executors工廠方法Executors.newCachedThreadPool()（無界執行緒池，可以進行自動執行緒回收）、Executors.newFixedThreadPool(int)（固定大小執行緒池）Executors.newSingleThreadExecutor()（單個後臺執行緒）
它們均為大多數使用場景預定義了設定。”
下面介紹一下幾個類的原始碼：
ExecutorServicenewFixedThreadPool (int nThreads):固定大小執行緒池。
可以看到，corePoolSize和maximumPoolSize的大小是一樣的（實際上，後面會介紹，如果使用無界queue的話maximumPoolSize引數是沒有意義的），keepAliveTime和unit的設值表名什麼？-就是該實現不想keep alive！最後的BlockingQueue選擇了LinkedBlockingQueue，該queue有一個特點，他是無界的。
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1.public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { 2. return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 3. 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, 4. new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); 5. } |
ExecutorServicenewSingleThreadExecutor()：單執行緒
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