Java併發編程:4種線程池和緩衝隊列BlockingQueue


一. 線程池簡介

1. 線程池的概念:

          線程池就是首先創建一些線程,它們的集合稱爲線程池。使用線程池可以很好地提高性能,線程池在系統啓動時即創建大量空閒的線程,程序將一個任務傳給線程池,線程池就會啓動一條線程來執行這個任務,執行結束以後,該線程並不會死亡,而是再次返回線程池中成爲空閒狀態,等待執行下一個任務。

2. 線程池的工作機制

         2.1 在線程池的編程模式下,任務是提交給整個線程池,而不是直接提交給某個線程,線程池在拿到任務後,就在內部尋找是否有空閒的線程,如果有,則將任務交給某個空閒的線程。

         2.1 一個線程同時只能執行一個任務,但可以同時向一個線程池提交多個任務。

3. 使用線程池的原因:

        多線程運行時間,系統不斷的啓動和關閉新線程,成本非常高,會過渡消耗系統資源,以及過渡切換線程的危險,從而可能導致系統資源的崩潰。這時,線程池就是最好的選擇了。

二. 四種常見的線程池詳解

1. 線程池的返回值ExecutorService簡介:

         ExecutorService是Java提供的用於管理線程池的類。該類的兩個作用:控制線程數量和重用線程

2. 具體的4種常用的線程池實現如下:(返回值都是ExecutorService)

2.1 Executors.newCacheThreadPool():可緩存線程池,先查看池中有沒有以前建立的線程,如果有,就直接使用。如果沒有,就建一個新的線程加入池中,緩存型池子通常用於執行一些生存期很短的異步型任務

示例代碼:

輸出結果:

pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行

線程池爲無限大,當執行當前任務時上一個任務已經完成,會複用執行上一個任務的線程,而不用每次新建線程

2.2  Executors.newFixedThreadPool(int n):創建一個可重用固定個數的線程池,以共享的×××隊列方式來運行這些線程。

         示例代碼:

輸出結果:

pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行

因爲線程池大小爲3,每個任務輸出打印結果後sleep 2秒,所以每兩秒打印3個結果。
定長線程池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

2.3  Executors.newScheduledThreadPool(int n):創建一個定長線程池,支持定時及週期性任務執行

延遲執行示例代碼:

輸出結果:延遲1秒執行

 定期執行示例代碼:

輸出結果:

延遲1秒後每3秒執行一次
延遲1秒後每3秒執行一次
.............

2.4  Executors.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, 優先級)執行。

示例代碼: 

輸出結果:

pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:0
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:1
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:2
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:3
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:4
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:5
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:6
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:7
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:8
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:9

三. 緩衝隊列BlockingQueue和自定義線程池ThreadPoolExecutor

1. 緩衝隊列BlockingQueue簡介:

          BlockingQueue是雙緩衝隊列。BlockingQueue內部使用兩條隊列,允許兩個線程同時向隊列一個存儲,一個取出操作。在保證併發安全的同時,提高了隊列的存取效率。

2. 常用的幾種BlockingQueue:

ArrayBlockingQueue(int i):規定大小的BlockingQueue,其構造必須指定大小。其所含的對象是FIFO順序排序的。

LinkedBlockingQueue()或者(int i):大小不固定的BlockingQueue,若其構造時指定大小,生成的BlockingQueue有大小限制,不指定大小,其大小有Integer.MAX_VALUE來決定。其所含的對象是FIFO順序排序的。

PriorityBlockingQueue()或者(int i):類似於LinkedBlockingQueue,但是其所含對象的排序不是FIFO,而是依據對象的自然順序或者構造函數的Comparator決定。

SynchronizedQueue():特殊的BlockingQueue,對其的操作必須是放和取交替完成。

3. 自定義線程池(ThreadPoolExecutor和BlockingQueue連用):

     自定義線程池,可以用ThreadPoolExecutor類創建,它有多個構造方法來創建線程池。

    常見的構造函數:ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)

     示例代碼:

輸出結果:

pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行



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