多线程 - 线程池的实现

概述

系统启动一个新线程的成本是比较高的，因为它需要与系统交互，使用线程池可以有效地控制系统中并发线程的数量。尤其是当系统中需要创建大量生命周期很短的线程时，这种效果尤为明显。

线程池会在程序启动时创建一定数量的线程。当程序将一个Runnable对象或Callable对象传给线程池，线程池会启动一个线程来执行它的run()方法或call()方法。当run()方法或call()方法执行结束后，该线程不会立刻死亡，而是再次返回线程池中成为空闲状态，等待执行下一个任务。

API

从Java 5以后，JDK新增了一个Executors工厂类来创建线程池，该工厂类包含如下几个静态方法：

• newCachedThreadPool()：创建一个具有缓冲功能的线程池，系统根据需要创建线程，这些线程将会被缓存在线程池中。
• newFixedThreadPool(int nThreads)：创建一个可重用、具有固定线程数的线程池。
• newSingleThreadExecutor()：创建一个只有一个线程的线程池。
• newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：创建具有指定线程数的线程池，它可以在指定延迟后执行任务。corePoolSize指线程池中所保存的线程数，即使线程是空闲的也被保存在线程池内。
• newSingleThreadScheduledExecutor()：创建只有一个线程的线程池，它可以在指定延迟后执行任务。
  

前3个方法返回一个ExecutorService对象，它代表线程池，可以执行Runnable或Callable任务。后2个方法返回一个ScheduledExecutorService对象，它是ExecutorService的子类，在指定延迟后执行线程任务。ExecutorService提供了3个方法来执行线程任务：

• Future<?> submit(Runnable task)：将一个Runnable任务提交给线程池，线程池将在有空闲线程是执行Runnable任务。Future对象代表Runnable任务的返回值——run()方法没有返回值，将返回null。
• <T> Future<T> submit(Runnable task, T result)：将一个Runnable任务提交给线程池，线程池将在有空闲线程是执行Runnable任务。其中result表示返回值，线程执行结束后返回result。
• <T> Future<T> submit(Callable<T> task)：将一个Callable任务提交给线程池，线程池将在有空闲线程是执行Callable任务。Future对象代表Callable任务的返回值。

当执行完线程任务后，应该关闭线程池。调用shutdown()方法后，线程池将不再接收新的线程任务，并将所有正在执行的线程任务执行完毕后关闭线程池。shutdownNow()方法会停止所有正在执行的线程任务并关闭线程池。

代码示例

使用线程池来执行线程任务的步骤如下：

（1）调用Executors类的静态工厂方法创建一个ExecutorService对象，该对象代表一个线程池；

（2）创建Runnable实现类或Callable实现类的实例，作为线程任务；

（3）调用ExecutorService对象的submit()方法来提交线程任务；

（4）线程任务执行完毕后，关闭线程池。

package Demo;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

class MyTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
	for (int i = 0; i < 100; i++) {
	    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "的i值为" + i);
	}
    }
}

public class ThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
	// 创建线程池，容量为4
	ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
	// 提交三个线程任务
	threadPool.submit(new MyTask());
	threadPool.submit(new MyTask());
	threadPool.submit(new MyTask());
	// 关闭线程池
	threadPool.shutdown();
    }
}

测试结果：

pool-1-thread-1的i值为0
pool-1-thread-2的i值为0
pool-1-thread-2的i值为1
pool-1-thread-2的i值为2
pool-1-thread-3的i值为0
pool-1-thread-2的i值为3
pool-1-thread-1的i值为1
pool-1-thread-2的i值为4
pool-1-thread-2的i值为5
pool-1-thread-2的i值为6
pool-1-thread-3的i值为1
pool-1-thread-2的i值为7
pool-1-thread-2的i值为8
pool-1-thread-2的i值为9
pool-1-thread-2的i值为10
pool-1-thread-2的i值为11
pool-1-thread-2的i值为12
pool-1-thread-2的i值为13
......