Java 六种线程池介绍

2023-07-20 14:34:00 浏览数 (1)

1.普通的创建线程

执行一个异步任务我们可能只是如下new Thread：

代码语言：javascript复制
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            }
        }).start();
    }

jdk8之后可以用lambda

代码语言：javascript复制
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName())).start();
    }

如果是这样那你就out了，new Thread的弊端如下：

  • 每次new Thread新建对象性能差。
  • 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。
  • 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：

  • 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。

2、Java 线程池

Java通过Executors提供四种线程池，分别为：

（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。 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。 可能导致内存溢出,一般使用newFixedThreadPool代替

（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。 （3）newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。 （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。

（5） newSingleThreadScheduledExecutor 创建只有一条线程的线程池，他可以在指定延迟后执行线程任务

（6）newWorkStealingPool（这个是在jdk1.8出来的）会更加所需的并行层次来动态创建和关闭线程。它同样会试图减少任务队列的大小，所以比较适于高负载的环境。同样也比较适用于当执行的任务会创建更多任务，如递归任务。适合使用在很耗时的操作，但是newWorkStealingPool不是ThreadPoolExecutor的扩展，它是新的线程池类ForkJoinPool的扩展，但是都是在统一的一个Executors类中实现，由于能够合理的使用CPU进行对任务操作（并行操作），所以适合使用在很耗时的任务中

(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：
代码语言：javascript复制
package com.zoo.lion.modules.test.thread;
 
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
 

public class ThreadPool {=
    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(() -> 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：

代码语言：javascript复制
package com.zoo.lion.modules.test.thread;
 
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
 

public class ThreadPool {
    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(() -> System.out.println(index));
        }
    }
}

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：

代码语言：javascript复制
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        scheduledThreadPool.schedule(() -> 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：

代码语言：javascript复制
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(() -> 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。

(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：

代码语言：javascript复制
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i  ) {
            final int index = i;
            singleThreadExecutor.execute(() -> {
                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。

(5)、newSingleThreadScheduledExecutor

代码：

代码语言：javascript复制
package com.zoo.lion.modules.test.thread;
 
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
 

public class newSingleThreadScheduledExecutor {
    private static long start = new Date().getTime();
 
    private static final ScheduledExecutorService excutor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
 
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            long end = new Date().getTime();
            System.out.println("time wait:"   (end - start)   ",this is 线程1");
        }, "线程1");
 
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            long end = new Date().getTime();
            System.out.println("time wait:"   (end - start)   ",this is 线程2");
        }, "线程2");
 
        Thread thread3 = new Thread(() -> {
            long end = new Date().getTime();
            System.out.println("time wait:"   (end - start)   ",this is 线程3");
        }, "线程3");
        excutor.scheduleWithFixedDelay(thread1, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
        excutor.scheduleWithFixedDelay(thread2, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);
        excutor.scheduleWithFixedDelay(thread3, 0, 3, TimeUnit.SECONDS);
    }
 
}

线程池executor调用scheduleWithFixedDelay方法，同时放入三个不同调度的线程。从结果中可以看出每个线程按照自己的调度互不干扰的运行。此时修改线程2加一个阻塞再看看运行结果。

代码语言：javascript复制
Thread thread2 = new Thread(() -> {
            long end = new Date().getTime();
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();=
            }
            System.out.println("time wait:" (end-start) ",this is 线程2");
        },"线程2");

从结果中可以看出，当线程2被阻塞时，其它的线程也被阻塞不能运行。所以使用Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()来创建线程池同时放入多个线程时，每个线程都会按照自己的调度来执行，但是当其中一个线程被阻塞时，其它的线程都会受到影响被阻塞，不过依然都会按照自身调度来执行，但是会存在阻塞延迟。

(6)、newWorkStealingPool

newWorkStealingPool适合使用在很耗时的操作，但是newWorkStealingPool不是ThreadPoolExecutor的扩展，它是新的线程池类ForkJoinPool的扩展，但是都是在统一的一个Executors类中实现，由于能够合理的使用CPU进行对任务操作（并行操作），所以适合使用在很耗时的任务中，代码示例如下：

代码语言：javascript复制
package com.zoo.lion.modules.test.thread;
 
import org.junit.Test;
 
import java.util.concurrent.*;
 

public class WorkStealingPoolTest {
    // 线程数
    private static final int threads = 10;
    // 用于计数线程是否执行完成
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threads);
 
    @Test
    public void test1() throws InterruptedException {
        System.out.println("---- start ----");
        ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();
        for (int i = 0; i < threads; i  ) {
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                } catch (Exception e) {
                    System.out.println(e);
                } finally {
                    countDownLatch.countDown();
                }
            });
        }
        countDownLatch.await();
        System.out.println("---- end ----");
    }
 
 
    @Test
    public void test2() throws InterruptedException {
        System.out.println("---- start ----");
        ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();
        for (int i = 0; i < threads; i  ) {
//            Callable 带返回值
            executorService.submit(new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    countDownLatch.countDown();
                }
            }));
        }
        countDownLatch.await();
        System.out.println("---- end ----");
    }
 
    @Test
    public void test3() throws ExecutionException, InterruptedException {
        System.out.println("---- start ----");
        ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();
        for (int i = 0; i < threads; i  ) {
//          Runnable 带返回值
            FutureTask<?> futureTask = new FutureTask<>(new Callable<String>() {
                /**
                 * call
                 * @return currentThreadName
                 */
                @Override
                public String call() {
                    return Thread.currentThread().getName();
                }
            });
            executorService.submit(new Thread(futureTask));
            System.out.println(futureTask.get());
        }
        System.out.println("---- end ----");
    }
 
 
}

3、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。

4、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：

类

简介

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。

例如：

代码语言：javascript复制
public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()   "正在执行。。。");
    }
 
}
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();
 
    }
 
}

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。

例如：

代码语言：javascript复制
public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()   "正在执行。。。");
    }
 
}
public class 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();
 
    }
 
}

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。

例如：

代码语言：javascript复制
public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()   "正在执行。。。");
    }
 
}
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();
 
    }
 
}

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。

例如：

代码语言：javascript复制
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);
    }
 
}

参考文献：《JAVA8 六种线程池介绍》

java 对象 接口 线程 线程池

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