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四種Java執行緒池用法解析

高洛峰
發布: 2017-01-23 16:26:04
原創
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本文為大家分析四種Java執行緒池用法,供大家參考,具體內容如下

1、new Thread的弊端

執行一個非同步任務你還只是如下new Thread嗎?

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

那你就out太多了,new Thread的缺點如下:

a. 每次new Thread新建物件效能差。
b. 線程缺乏統一管理,可能無限制新建線程,相互之間競爭,及可能佔用過多系統資源導致死機或oom。
c. 缺乏更多功能,如定時執行、定期執行、執行緒中斷。

相比new Thread,Java提供的四種線程池的好處在於:

a. 重複使用存在的線程,減少物件創建、消亡的開銷,性能佳。
b. 可有效控制最大並發執行緒數,提高系統資源的使用率,同時避免過多資源競爭,避免阻塞。
c. 提供定時執行、定期執行、單執行緒、並發數控制等功能。

2、Java 執行緒池

Java透過Executors提供四種執行緒池,分別為:

newCachedThreadPool建立一個可快取執行緒池,如果執行緒池長度超過處理需要,可靈活回收空閒執行緒,若無可回收,則新建線程。
newFixedThreadPool 建立一個定長執行緒池,可控制執行緒最大並發數,超出的執行緒會在佇列中等待。
newScheduledThreadPool 建立一個定長執行緒池,支援定時及週期性任務執行。
newSingleThreadExecutor 建立一個單執行緒化的執行緒池,它只會用唯一的工作執行緒來執行任務,並保證所有任務都按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先權)執行。
(1)newCachedThreadPool:

建立一個可快取線程池,如果線程池長度超過處理需要,可靈活回收空閒線程,若無可回收,則新建線程。範例程式碼如下:

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);
}
});
}
登入後複製

 

線程池為無限大,當第二個任務執行時第一個任務已經完成,會復用執行第一個任務的線程,而不用每次新建線程。

(2)newFixedThreadPool:

建立一個定長執行緒池,可控制執行緒最大並發數,超出的執行緒會在佇列中等待。範例程式碼如下:

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();
  }
}
});
}
登入後複製

   

因為執行緒池大小為3,每個任務輸出index後sleep 2秒,所以每兩秒列印3個數字。

定長線程池的大小最好根據系統資源進行設定。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。可參考PreloadDataCache。

(3)newScheduledThreadPool:

建立一個定長執行緒池,支援定時及週期性任務執行。延遲執行範例程式碼如下:

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

表示延遲3秒執行。

定期執行範例程式碼如下:

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

表示延遲1秒後每3秒執行一次。

ScheduledExecutorService比Timer更安全,功能更強大

(4)newSingleThreadExecutor:

創建一個單線程化的線程池,它只會用唯一的工作線程來執行任務,保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先權)執行。範例程式碼如下:

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();
    }
}
  });
}
登入後複製

   

結果依序輸出,相當於依序執行各任務。

現行大多數GUI程式都是單執行緒的。 Android中單執行緒可用於資料庫操作,檔案操作,應用大量安裝,應用大量刪除等不適合併發但可能IO阻塞性及影響UI執行緒回應的操作。

執行緒池的作用:

執行緒池作用就是限制系統中執行緒的數量。
根 根據系統的環境狀況,可以自動或手動設定執行緒數量,達到運作的最佳效果;少了浪費了系統資源,多了造成系統擁擠效率不高。用線程池控制線程數量,其他線程排 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。若佇列中沒有等待進程,則執行緒池的此資源處於等待。當一個新任務需要運行時,如果線程池 中有等待的工作線程,就可以開始運行了;否則進入等待隊列。

為什麼要用執行緒池:

1.減少了建立和銷毀執行緒的次數,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,調整線程池中工作線線程的數目,防止因為消耗過多的內存,而把伺服器累趴下(每個線程需要大約1MB內存,線程開的越多,消耗的記憶體也越大,最後當機)。

Java裡面線程池的頂層介面是Executor,但是嚴格意義上講Executor並不是線程池,而只是執行線程的工具。真正的線程池介面是ExecutorService。

比較重要的幾個類別:

ExecutorService: 真正的執行緒池介面。

ScheduledExecutorService: 能和Timer/TimerTask類似,解決那些需要任務重複執行的問題。

ThreadPoolExecutor: ExecutorService的預設實作。

ScheduledThreadPoolExecutor: 繼承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService介面實現,週期性任務調度的類別實作。

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。

实例代码

一、固定大小的线程池,newFixedThreadPool:

package app.executors;
 
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
 
/**
 * Java线程:线程池
 *
 * @author xiho
 */
public class Test {
  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.newFixedThreadPool(2);
    // 创建线程
    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();
  }
}
 
class MyThread extends Thread {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。。。");
  }
}
登入後複製

输出结果:

pool-1-thread-1正在执行。。。
pool-1-thread-3正在执行。。。
pool-1-thread-4正在执行。。。
pool-1-thread-2正在执行。。。
pool-1-thread-5正在执行。。。
登入後複製

改变ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5)中的参数:ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2),输出结果是:

pool-1-thread-1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。。。
pool-1-thread-2正在执行。。。
登入後複製

从以上结果可以看出,newFixedThreadPool的参数指定了可以运行的线程的最大数目,超过这个数目的线程加进去以后,不会运行。其次,加入线程池的线程属于托管状态,线程的运行不受加入顺序的影响。

二、单任务线程池,newSingleThreadExecutor:

仅仅是把上述代码中的ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2)改为ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
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。。。
登入後複製

可以看出,每次调用execute方法,其实最后都是调用了thread-1的run方法。

三、可变尺寸的线程池,newCachedThreadPool:

与上面的类似,只是改动下pool的创建方式:ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();

输出结果:

pool-1-thread-1正在执行。。。
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-5正在执行。。。
登入後複製

这种方式的特点是:可根据需要创建新线程的线程池,但是在以前构造的线程可用时将重用它们。

四、延迟连接池,newScheduledThreadPool:

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);
 
  }
 
}
登入後複製

输出结果:

================
 
8384644549516
 
8386643829034
 
8388643830710
 
================
 
8390643851383
 
8392643879319
 
8400643939383
登入後複製

   

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助。

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來源:php.cn
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