ExecutorService線程池的理解和使用

一. 線程池

我們之前使用線程的時候都是使用new Thread來進行線程的創建，但是這樣會有一些問題。如：

• a. 每次new Thread新建對象性能差。
• 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、線程中斷。

相比new Thread，Java提供的四種線程池的好處在於：

• a. 重用存在的線程，減少對象創建、消亡的開銷，性能佳。
• b. 可有效控制最大併發線程數，提高系統資源的使用率，同時避免過多資源競爭，避免堵塞。
• c. 提供定時執行、定期執行、單線程、併發數控制等功能。

二. 線程池的體系結構

java.util.concurrent.Executor 負責線程的使用和調度的根接口
        |--ExecutorService 子接口： 線程池的主要接口
                |--ThreadPoolExecutor 線程池的實現類
                |--ScheduledExceutorService 子接口： 負責線程的調度
                    |--ScheduledThreadPoolExecutor : 繼承ThreadPoolExecutor，實現了ScheduledExecutorService

三. 工具類：Executors

ExecutorService newFixedThreadPool() : 創建固定大小的線程池
ExecutorService newCachedThreadPool() : 緩存線程池，線程池的數量不固定，可以根據需求自動的更改數量。
ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 創建單個線程池。 線程池中只有一個線程
ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 創建固定大小的線程，可以延遲或定時的執行任務

四. 舉例

1. newCachedThreadPool

創建一個可緩存線程池，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。

/**
 * 創建一個可緩存線程池，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。
 * 線程池爲無限大，當執行第二個任務時第一個任務已經完成，會複用執行第一個任務的線程，而不用每次新建線程。
 *
 * @throws InterruptedException
 */
public static void cachedThreadPool() throws InterruptedException {
    ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;

        // 加上這一行代碼，讓前面的線程執行完成，可以看出，一直用的都是同一個線程，沒有新建
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        cachedThreadPool.execute(() - > {
            System.out.println(Thread.currentThread() + "====" + index);
        });
    }
}

加上TimeUnit.SECONDS.sleep(1);執行結果：
一直複用的是同一個線程

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

去掉TimeUnit.SECONDS.sleep(1);執行結果：
創建了10個不同的線程

 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-4,5,main]====3
Thread[pool-1-thread-5,5,main]====4
Thread[pool-1-thread-6,5,main]====5
Thread[pool-1-thread-7,5,main]====6
Thread[pool-1-thread-9,5,main]====8
Thread[pool-1-thread-8,5,main]====7
Thread[pool-1-thread-10,5,main]====9

2. newFixedThreadPool

創建一個定長線程池，可控制線程最大併發數，超出的線程會在隊列中等待。

/**
 * 創建一個定長線程池，可控制線程最大併發數，超出的線程會在隊列中等待。
 * 本例中，因爲線程池大小爲3，每個任務輸出index後sleep 2秒，所以每兩秒打印3個數字。
 */
public static void fixedThreadPool() {
    ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        fixedThreadPool.execute(() - > {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch(InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread() + "====" + index);
        });
    }
}

執行結果：
因爲線程池大小爲3，只會創建3個線程，每個任務輸出index後sleep 2秒，所以每兩秒打印3個數字。

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

3. newScheduledThreadPool

創建一個定長線程池，支持定時及週期性任務執行。

/**
 * 創建一個定長線程池，延遲1秒，每隔1秒週期性任務執行
 */
public static void scheduledThreadPool() {
    ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
    scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(() - > {
        System.out.println("scheduledThreadPool執行中...");
    }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
}

執行結果：

scheduledThreadPool執行中...
scheduledThreadPool執行中...
......
scheduledThreadPool執行中...
scheduledThreadPool執行中...
......

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, 優先級)執行。

/**
 * 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
 */
public static void singleThreadExecutor() {
    ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        singleThreadExecutor.execute(() - > {
            System.out.println(Thread.currentThread() + "====" + index);
        });
    }
}

執行結果：
只會創建一個線程

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