java提高班 -- java多线程（3）线程池

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2011年5月18日

关新全

山东东营石油大学

2.3 线程池

创建线程是需要一定的代价的，因此，在一个应用程序中创建过多的线程会占用大量系统资源，降低程序的执行速度，甚至造成java虚拟机的崩溃。使用线程池主要出于两种目的，首先，一个线程池会维护一定数量的线程，当新的多线程任务到来后，线程池会寻求一个空闲线程执行任务，如果线程池中没有可用的空闲线程，那么线程池等待（不同线程池的动作不同）直至有新的空闲线程的产生，如果线程池中的某个线程执行结束，那么这个线程不会立即销毁退出，它会作为一个空闲线程放入线程池中，以便执行其他的线程任务。其次，使用线程池可以减少系统内并发线程的数目，防止系统因创建过多线程而导致的性能下降或崩溃。一般情况下，系统中存在大量的生命期较短的线程，应当使用线程池。

2.3.1 创建线程池

线程池的创建需要调用Executor的一些静态工厂方法。Executor的newCachedThreadPool可用创建一个缓冲的线程池，此类线程池，在系统需要的时候会创建新线程，空闲线程等待指定时间后仍未被使用将会被释放（具体开启多少线程，由系统决定）。newFixedThreadPool用来创建一个指定大小的线程池。newSingleThreadExecutor用来生成单一线程的线程池，这个线程池会按照顺序一个接一个的执行线程任务。newScheduleThreadPool用于执行固定频率的线程任务（替代Timer）。newSingleThreadScheduleExecutor用来创建固定频率任务的单线程线程池。

在线程池创建后，任务执行完成后使用shutDown方法释放线程池资源。

Demo2-9将从0-99求和的程序使用了线程池的方法进行了修改。在主线程中创建了线程池，然后将计算任务分发到下面的子线程，最后主线程统计计算任务输出结果。在这个过程中每个子线程都输出了自己线程的名字，可以便于我们观察到底是哪个线程执行了当前线程任务，从结果中不难看出，很多线程执行了多个任务。此外，调用线程池的shutDown方法，并不会造成阻塞，在主线程中需要设置专门的同步策略（这里用的是CountDownLatch）来等待所有子线程结束。当线程池调用shutDown方法后，线程池并不会立即关闭，而是在线程池没有任务执行的情况下才关闭管辖的所有线程，可以通过调用shutDownNow方法即时关闭线程池。此外ThreadPoolExecutor类可以包装一个ExecutorServer类，并提供了一些对线程池的附加操作（他们之间的关系同Thread与FutureTask的关系相似），可以查阅java API获取更多的知识。

Demo2-9 线程池示例

package com.upc.upcgrid.guan.advancedJava.chapter02;

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

class OnceComputePool implements Runnable{

private int begin;

private int end;

private CountDownLatch latch;

private int sum = 0;

public OnceComputePool(int begin,int end) {

this.begin = begin;

this.end = end;

}

public OnceComputePool(int begin, int end, CountDownLatch latch) {

this.begin = begin;

this.end = end;

this.latch = latch;

}

@Override

public void run() {

for(int i = begin; i < end ; i++)

sum += i;

System.err.println(Thread.currentThread().getName());

latch.countDown();

}

public int getSum()

{

return sum;

}

public class ThreadPool {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

final int MAX_THREAD_SIZE = 10;

ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(MAX_THREAD_SIZE);

List<OnceComputePool> tasks = new ArrayList<OnceComputePool>();

int sum = 0;

for(int i = 0 ;i < MAX_THREAD_SIZE ;i++)

{

OnceComputePool task = new OnceComputePool(i*10, (i+1)*10,latch);

tasks.add(task);

pool.submit(task);

}

pool.shutdown();

System.err.println(Thread.currentThread().getName());

latch.await();

for(OnceComputePool task: tasks)

sum += task.getSum();

System.err.println(sum);

System.err.println(((ThreadPoolExecutor) pool).getLargestPoolSize());

}

Demo2-9 的执行结果

pool-1-thread-1

pool-1-thread-3

main

pool-1-thread-2

pool-1-thread-5

pool-1-thread-4

pool-1-thread-7

pool-1-thread-6

4950

2.3.2 使用线程池执行定期任务

ScheduleExecutorServer接口可以用来执行预定义任务。使用Executors类的newScheduledThreadPool和newSingleThreadSchedulePool可以获得实现了ScheduleExecutorServer接口的对象。

ScheduleExecutorServer类中的schedule方法将在指定时间后执行某一任务，scheduleAtFixedRate方法用来执行周期性任务。Demo2-10给出了一个调度线程池的例子，这个例子每隔1s钟就执行一次输出当前时间的操作。定时的线程池可以作为Timer的替代方案，Demo2-11给出了使用Timer实现的相同功能的定时任务。

Demo2-10 定期执行任务

package com.upc.upcgrid.guan.advancedJava.chapter02;

import java.text.SimpleDateFormat;

import java.util.Date;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SchedulePool {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

ScheduledExecutorService timer = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();

timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

SimpleDateFormat formate = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");