java 线程池——异步任务

一、简单粗暴的线程

　　最原始的方式，当我们要并行的或者异步的执行一个任务的时候，我们会直接使用启动一个线程的方式，如下面所示：

new Thread(new Runnable() {

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub  这里放你要执行的方法
    }
}).start();

　　但是像上面或者类似这种每次来都是用new 一个Thread出来的方式存在着很多的弊端，如下面：

每次new Thread新建对象性能差；

线程缺乏统一的管理，可以无限制新建线程，相互之间竞争，还可能占用过多系统资源导致死机或者OOM(Out of Memory)；

缺乏更多的功能，如定时执行、定期执行、线程中断等。

二、线程池

　　为了解决这些问题，Jdk1.5之后加入了java.util.concurrent包，这个包中主要介绍java中线程以及线程池的使用。为我们在开发中处理线程的问题提供了非常大的帮助。

1、作用

　　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。

2、为什么要用线程池

重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。

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。

提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

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)。

3、主要的类

　　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。

　　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。

三、实例

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：

package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  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() {
    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：

package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
   final int index = i;
   fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
    public void run() {
     try {
      System.out.println(index);
      Thread.sleep(2000);
     } catch (InterruptedException e) {
      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()

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：

package test;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
  scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
   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：

package test;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
  scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
   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。

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：

package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
   final int index = i;
   singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
    public void run() {
     try {
      System.out.println(index);
      Thread.sleep(2000);
     } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
     }
    }
   });
  }
 }
}

　结果依次输出，相当于顺序执行各个任务。

注意：以上的execute（）方法可以替换为submit（）方法，执行的结果是一样的。

四、submit（）和execute（）的区别

　　JDK5往后，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，它们的区别是：

execute(Runnable x) 没有返回值。可以执行任务，但无法判断任务是否成功完成。——实现Runnable接口

submit(Runnable x) 返回一个future。可以用这个future来判断任务是否成功完成。——实现Callable接口