Java併發編程：Java的四種線程池的使用，以及自定義線程工廠

引言

通過前面的文章，我們學習了Executor框架中的核心類ThreadPoolExecutor ，對於線程池的核心調度機制有了一定的瞭解，並且成功使用ThreadPoolExecutor 創建了線程池。

而在Java中，除了ThreadPoolExecutor ，Executor框架中還提供了四種線程池，這四種線程池都是直接或間接配置ThreadPoolExecutor的參數實現的，對於ThreadPoolExecutor類不熟悉的讀者可以參考Java併發編程：Java線程池核心ThreadPoolExecutor的使用和原理分析

四種線程池

四種線程池分別是：newCachedThreadPool、newFixedThreadPool 、newScheduledThreadPool 和newSingleThreadExecutor ，下面對這幾個線程池一一講解。

newCachedThreadPool：可緩存的線程池

源碼：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

newCachedThreadPool的方法中是返回一個ThreadPoolExecutor實例，從源碼中可以看出該線程池的特點：

1、該線程池的核心線程數量是0，線程的數量最高可以達到Integer 類型最大值；

2、創建ThreadPoolExecutor實例時傳過去的參數是一個SynchronousQueue實例，說明在創建任務時，若存在空閒線程就複用它，沒有的話再新建線程。

3、線程處於閒置狀態超過60s的話，就會被銷燬。

用法：

public static void main(String[] args) {
    //定義ExecutorService實例
    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();
        }
        //調用execute方法
        cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread() + ":" + index);
            }
        });
    }
}

上面的代碼因爲每次循環都是隔一秒執行，這個時間足夠之前的線程工作完畢，並在新循環中複用這個線程，程序的運行結果如下：

Thread[pool-1-thread-1,5,main]:0
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:1
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:2
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:3
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:4
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:5
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:6
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:7
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:8
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:9

newFixedThreadPool：定長線程池

源碼：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

線程池特點：

1、線程池的最大線程數等於核心線程數，並且線程池的線程不會因爲閒置超時被銷燬。

2、使用的列隊是LinkedBlockingQueue，表示如果當前線程數小於核心線程數，那麼即使有空閒線程也不會複用線程去執行任務，而是創建新的線程去執行任務。如果當前執行任務數量大於核心線程數，此時再提交任務就在隊列中等待，直到有可用線程。

用法：

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
    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(Thread.currentThread() + ":" + index);
            }
        });
    }
}

定義一個線程數爲3的線程池，循環10次執行，可以發現運行的線程永遠只有三個，結果如下：

Thread[pool-1-thread-1,5,main]:0
Thread[pool-1-thread-2,5,main]:1
Thread[pool-1-thread-3,5,main]:2
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:3
Thread[pool-1-thread-2,5,main]:4
Thread[pool-1-thread-3,5,main]:5
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:6
Thread[pool-1-thread-2,5,main]:7
Thread[pool-1-thread-3,5,main]:8
Thread[pool-1-thread-1,5,main]:9

newSingleThreadExecutor：單線程線程池

源碼：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

從源碼就可以看出，該線程池基本就是隻有一個線程數的newFixedThreadPool，它只有一個線程在工作，所有任務按照指定順序執行。

用法：

和newFixedThreadPool類似，只是一直只有一個線程在工作，這裏就不貼代碼了。

newScheduledThreadPool：支持定時的定長線程池

源碼：

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

newScheduledThreadPool的方法不是直接返回一個ThreadPoolExecutor實例，而是通過有定時功能的ThreadPoolExecutor，也就是ScheduledThreadPoolExecutor 來返回ThreadPoolExecutor實例，從源碼中可以看出：

1、該線程池可以設置核心線程數量，最大線程數與newCachedThreadPool一樣，都是Integer.MAX_VALUE。

2、該線程池採用的隊列是DelayedWorkQueue，具有延遲和定時的作用。

用法：

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);

    //延遲3秒執行，只執行一次
    ((ScheduledExecutorService) scheduledThreadPool).schedule(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("延遲========");
        }
    },3,TimeUnit.SECONDS);

    //延遲1秒後每隔兩秒執行一次
    ((ScheduledExecutorService) scheduledThreadPool).scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("執行============");
        }
    },1,2,TimeUnit.SECONDS);            //單位是秒
}

自定義ThreadFactory

四種線程池的使用就說到這裏了，值得說明的是，除了上面的參數外，Executors類中還給這四種線程池提供了可傳ThreadFactory的重載方法，以下是它們的源碼：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                threadFactory));
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                60L, TimeUnit.SECONDS,
                                new SynchronousQueue<Runnable>(),
                                threadFactory);
}
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(
                int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
}
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                      threadFactory);
}

ThreadFactory是一個接口類，也就是我們經常說的線程工廠，只有一個方法，可以用於創建線程：

Thread newThread(Runnable r);

默認情況下，ThreadPoolExecutor構造器傳入的ThreadFactory 參數是Executors類中的defaultThreadFactory()，相當於一個線程工廠，幫我們創建了線程池中所需的線程。

除此之外，我們也可以自定義ThreadFactory，並根據自己的需要來操作線程，下面是實例代碼：

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService service = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
            new SynchronousQueue<Runnable>(), new ThreadFactory() {
        @Override
        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(r);
            System.out.println("我是線程" + r);
            return t;
        }
    }
    );
    //用lambda表達式編寫方法體中的邏輯
    Runnable run = () -> {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在執行");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    };
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        service.submit(run);
    }
    //這裏一定要做關閉
    service.shutdown();
}

運行代碼後，控制行會輸出五行 “我是線程java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor。。。。。”的信息，也證明了我們自定義的ThreadFactory起到了作用。

Java併發編程：Java的四種線程池的使用，以及自定義線程工廠

引言

四種線程池

newCachedThreadPool：可緩存的線程池

newFixedThreadPool：定長線程池

newSingleThreadExecutor：單線程線程池

newScheduledThreadPool：支持定時的定長線程池

自定義ThreadFactory

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