Java Thread Pool

本文详细介绍了Java中四种线程池的使用方法、特点和应用场景,包括新CachedThreadPool、新FixedThreadPool、新ScheduledThreadPool和新SingleThreadExecutor。重点讨论了如何选择合适的线程池类型,以及它们在不同场景下的表现。

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原文链接,请看原文。

Java通过Executors提供四种线程池,分别为:

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

ExecutorService chacheThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
      for(int i = 0; i < 10; i++) {
           final int index = i;
           try{
                Thread.sleep(index * 1000);
           } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
           }
   
           chacheThreadPool.execute(new Runnable() {
    
            @Override
            public void run() {
                 // TODO Auto-generated method stub
                 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:

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
      final int index = i;
      fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
   
          @Override
          public void run() {
              try {
                  System.out.println(index);
                  Thread.sleep(2000);
              } catch (InterruptedException e) {
                  // TODO Auto-generated catch block
                  e.printStackTrace();
              }
          }
      });
  }

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()。

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:

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
  scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
   
      @Override
      public void run() {
       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:

scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
 
    @Override
    public void run() {
        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,后面会有一篇单独进行对比。

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:

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
      final int index = i;
      singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
   
          @Override
          public void run() {
              try {
                  System.out.println(index);
                  Thread.sleep(2000);
              } catch (InterruptedException e) {
                  // TODO Auto-generated catch block
                  e.printStackTrace();
              }
          }
      });
  }

结果依次输出,相当于顺序执行各个任务。

现行大多数GUI程序都是单线程的。Android中单线程可用于数据库操作,文件操作,应用批量安装,应用批量删除等不适合并发但可能IO阻塞性及影响UI线程响应的操作。

综上所述的4中方式,主要有以下几种见解:

  1. 第一种方式跟第四种方式,运行了之后,发现结果是一样的,那是不是说这两种线程池的使用是一样的呢?如果是一样的,为什么会有两种而不是一种?其实大家仔细看下一开始这两个方法的介绍就知道了,第一种: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。这里觉得它可能是并发且是无序的。第四种: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。是一个单线程的线程池,个人觉得它是有序的,因为有优先级。

  2. 第二种方式,可指定线程池的大小,并且每隔一段时间执行多少数据。比如上面的例子就是: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。相信大家都能够理解了。

  3. 第三种方式就更简单了,这里介绍了两种情况,一种是只执行一次的情况,一种是延迟几秒再每隔几秒执行一次。可能这样说大家不太明白,我举个简单的例子。比如现在很多应用的首页有一个广告部分,每隔几秒后就会自动播放下一张图片,这里用的线程就是此线程。其实很多Android开发遇到这种情况,都会首先想到用定时器(Timer),其实不然,很多帖子都说明了,这种方式比用Timer更好。


### 使用 `ExecutorService` 提交任务 在 Java 中,通过 `ExecutorService` 接口可以方便地管理线程池并提交任务。此接口提供了多种方法来管理和跟踪异步任务的进度以及终止这些任务[^1]。 下面是一个简单的例子展示如何创建一个基于固定大小线程池的 `ExecutorService` 并向其提交多个可运行的任务: ```java import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExample { public static void main(String[] args) { // 创建具有指定数量工作线程线程池 int numberOfThreads = 4; // 可以根据需求调整线程数 ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numberOfThreads); // 向线程池提交Runnable任务 for (int i = 0; i < 10; ++i) { Runnable worker = new WorkerThread("" + i); executor.execute(worker); // 将任务交给线程池执行 } // 关闭线程池以便不再接受新任务,并等待所有已提交任务完成后再关闭资源 executor.shutdown(); while (!executor.isTerminated()) { } // 等待直到所有的任务都已完成 System.out.println("Finished all threads"); } } // 定义要在线程池中执行的工作单元类 class WorkerThread implements Runnable { private String command; public WorkerThread(String s){ this.command=s; } @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Start. Command = "+command); processCommand(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" End."); } private void processCommand(){ try { Thread.sleep(500); // 模拟耗时操作 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } ``` 这段代码展示了如何利用 `newFixedThreadPool()` 方法创建了一个拥有四个线程线程池实例,并使用 `execute(Runnable)` 来提交十个不同的 `WorkerThread` 实例作为任务给这个线程池处理。最后调用了 `shutdown()` 和循环检测 `isTerminated()` 的状态确保所有任务完成后才结束程序。 对于更复杂的场景,比如当需要获取返回结果时,则应该考虑使用 `submit(Callable<T>)` 或者 `invokeAll(Collection<? extends Callable<T>>)` 这样的 API 函数。
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