线程池 ThreadPool 概念、应用实例

转自： http://www.2cto.com/kf/201312/267018.html

ThreadPool 先看成员变量Executor mExecutor。
线程池的基本思想还是一种对象池的思想，开辟一块内存空间，里面存放了众多(未死亡)的线程，池中线程执行调度由池管理器来处理。当有线程任务时，从池中取一个，执行完成后线程对象归池，这样可以避免反复创建线程对象所带来的性能开销，节省了系统的资源。
用线程池来管理的好处是，可以保证系统稳定运行，适用与有大量线程，高工作量的情景下使用，假如要展示1000张图片如果创建1000个线程去加载，系统肯定会死掉。用线程池就可以避免这个问题，可以用5个线程轮流执行，5个一组，执行完的线程不直接回收而是等待下次执行，这样对系统的开销就可以减小不少。
=======================Executor的译文部分==========================
Executor是Java工具类，执行提交给它的Runnable任务。该接口提供了一种基于任务运行机制的任务提交方法，包括线程使用详细信息，时序等等。Executor通常用于替代创建多线程。例如：你可能会使用以下方式来代替创建线程集合中的线程new Thread(new(RunnableTask())).start()。


Executor executor = anExecutor;
 executor.execute(new RunnableTask1());
 executor.execute(new RunnableTask2());
 ...
尽管如此，Executor接口没有明确要求执行过程是异步的。举个最简单的例子，一个Executor可以在调用者的线程中运行提交的任务。


class DirectExecutor implements Executor {
    public void execute(Runnable r) {
        r.run();
    }
}
更典型的是，任务也可以运行在其他的线程而不是调用者线程。以下代码就是在Executor中生成新的线程。


class ThreadPerTaskExecutor implements Executor {
    public void execute(Runnable r) {
        new Thread(r).start();
    }
}
很多Executor的实现按照任务的实现方式和时间来分类，下面的代码将提交的任务序列化给第二个Executor，阐述了一个组合的Executor。


class SerialExecutor implements Executor {
   final Queue tasks = new ArrayDeque();
   final Executor executor;
   Runnable active;
 
   SerialExecutor(Executor executor) {
     this.executor = executor;
    
   public synchronized void execute(final Runnable r) {
     tasks.offer(new Runnable() {
       public void run() {
         try {
           r.run();
         } finally {
           scheduleNext();
         }
       }
     });
     if (active == null) {
       scheduleNext();
     }
   }
 
   protected synchronized void scheduleNext() {
     if ((active = tasks.poll()) != null) {
       executor.execute(active);
     }
   }
 }
}
以上代码简答讲就是执行一个 SerialExecutor时，先执行Runnable的run()，然后再从Tasks任务堆栈中找到当前激活的任务并执行。
在这个package包中实现的Executor实现了ExecutorService，它是个扩展接口。
而threadPoolExecutor类提供了一个扩展的线程池实现。Executors类给这些Executors提供了方便的工程方法。
内存一致性效果：在提交一个Runnable对象给Executor执行之前，线程中的行为可能先在另一个线程中发生。
=======================Executor的译文部分==========================
Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。
根据线程池的执行策略，Executor的execute()可能在新线程中执行，或者在线程池中的某个线程中执行，也可能是在调用者线程中执行。ExecutorService在Executor的基础上增加了两个核心方法：
1、Future submit(Runnable task)
2、 Future submit(Callable task)
差异点：这两个方法都可以向线程池提交任务，区别在于Runnable执行完run()有返回值，而Callable执行完call()后有返回值。
共同点：submit都返回Future对象，Future对象可以阻塞线程直到运行完毕，也可以取消任务执行和检测任务是否执行完毕。
在executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池：
1、newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
2、newFixedThreadPool：创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。
3、newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。
4、newScheduledThreadPool：创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。
5、newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。
下面再介绍下ThreadPoolExecutor函数，以便对线程池有进一步认识：
ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
long keepAliveTime, TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue,
RejectedExecutionHandler handler)；
corePoolSize： 线程池维护线程的最少数量
maximumPoolSize：线程池维护线程的最大数量
keepAliveTime： 线程池维护线程所允许的空闲时间
unit： 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位
workQueue： 线程池所使用的缓冲队列
handler： 线程池对拒绝任务的处理策略
当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时：
1、如果此时线程池中的数量小于corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建新的线程来处理被添加的任务。
2、如果此时线程池中的数量等于 corePoolSize，但是缓冲队列 workQueue未满，那么任务被放入缓冲队列。
3、如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。
4、如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize，那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。
也就是说，处理任务的优先级为：
核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize，如果三者都满了，使用handler处理被拒绝的任务。
简单的例子：




ThreadPoolTestMain.java
package threadpool.test;
 
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
 
 
public class ThreadPoolTestMain {
    private static final int CORE_POOL_SIZE = 2;
    private static final int MAX_POOL_SIZE = 4;
    private static final int KEEP_ACTIVE_TIME = 3;
    private static final int TASK_NUM = 10;
    private static final int PRODUCE_SLEEP_TIME = 10;
     
    static public void main(String[] args) {
    // 构造一个线程池  
        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, 
                            MAX_POOL_SIZE, 
                            KEEP_ACTIVE_TIME, 
                            TimeUnit.SECONDS, 
                            new ArrayBlockingQueue<runnable>(3),  
                            new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
         
        for (int i = 1; i < TASK_NUM; i++) {
            String name = "Task" + i;
            try {
                System.out.println("ThreadPoolTestMain: put a task: " + name);
                threadPool.execute(new ThreadPoolTask(name));
                Thread.sleep(20);
            } catch (Exception err) {
                err.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
 
ThreadPoolTask.java
package threadpool.test;
 
public class ThreadPoolTask implements Runnable {
    private String mTaskName;
    private static int CONSUME_SLEEP_TIME = 2000;
     
    public ThreadPoolTask(String name) {
        mTaskName = name;
    }
     
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("ThreadPoolTask :" + mTaskName);
         
        try {
            Thread.sleep(CONSUME_SLEEP_TIME);
        } catch (Exception err) {  
            err.printStackTrace();
        }
    }
}</runnable>