Java ExecutorService四种线程池基本介绍以及相关举例

Java线程池详解
本文深入探讨了Java中线程池的使用,对比了newThread的局限性,介绍了四种线程池的特点:newCachedThreadPool、newFixedThreadPool、newScheduledThreadPool和newSingleThreadExecutor。并通过示例代码展示了如何创建和使用线程池。

1、new Thread的弊端

执行一个异步任务你还只是如下new Thread吗?

new Thread(new Runnable() {

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
    }
}).start();

那你就out太多了,new Thread的弊端如下:
a. 每次new Thread新建对象性能差。
b. 线程缺乏统一管理,可能无限制新建线程,相互之间竞争,及可能占用过多系统资源导致死机或oom。
c. 缺乏更多功能,如定时执行、定期执行、线程中断。
相比new Thread,Java提供的四种线程池的好处在于:
a. 重用存在的线程,减少对象创建、消亡的开销,性能佳。
b. 可有效控制最大并发线程数,提高系统资源的使用率,同时避免过多资源竞争,避免堵塞。
c. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

2、Java 线程池
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。

3、以下例子是我在公司编写代码时所执行的基本方案

package com.shuang.executorservice;

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

/**
 * ExecutorService线程池的使用
 * 这里只是执行了一个线程的任务为例
 * @author shuang
 *
 */
public class ExecutorServiceTest {
	
	//线程运行后需要得到的结果之一
	private String strString = null;
	//实例化
	private static ExecutorServiceTest INSTANCE = new ExecutorServiceTest();
	
	//获取单实例
	public static ExecutorServiceTest getInstance(){
		return INSTANCE;
	} 
	
	//构造方法私有化
	private ExecutorServiceTest(){
		
		
		ExecutorService executor = null;
		try {
			executor = Executors.newFixedThreadPool(3, new SelfThreadFactory("shuang-thread"));

			Future<String> future = executor.submit(new TestTask());
			
			strString = future.get();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}finally {
			if(executor != null){
				executor.shutdown();
			}
		}
	}
	public String getStrString(){
		return strString;
	}
	
	

}
package com.shuang.executorservice;

import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
 * 线程工厂
 * @author shuang
 *
 */
public class SelfThreadFactory implements ThreadFactory {
	//线程组
	private final ThreadGroup group;
	//可以使用院子方式更新的int值。有关院子变量属性的描述
	private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
	//线程名前缀
	private final String namePrefix;
	
	/**
	 * 构造器
	 * @param name 线程名
	 */
	public SelfThreadFactory(String name) {
		//安全管理器,相关介绍可以看APi文档
		SecurityManager securityManager = System.getSecurityManager();
		group = securityManager == null?Thread.currentThread().getThreadGroup():securityManager.getThreadGroup();
		namePrefix = new StringBuilder().append(name).append("-").toString();
	}

	@Override
	public Thread newThread(Runnable target) {
		//分配新的Thread对象,以便将target作为其中运行对象。
		//将指定的name作为其名称,作为group所引用的线程组的一员,并具有指定的堆栈大小
		
		Thread thread =new Thread(
				group, 
				target, 
				new StringBuilder().append(namePrefix).append(threadNumber.getAndIncrement()).toString(), 
				0);
		if(thread.isDaemon()){//守护线程
			thread.setDaemon(false);
		}
		if(thread.getPriority() != 5){//优先级
			thread.setPriority(5);
		}
		return thread;
	}

}
package com.shuang.executorservice;

import java.util.concurrent.Callable;
/**
 * 测试任务类-其中一个
 * @author shuang
 *
 */
public class TestTask implements Callable<String> {

	@Override
	public String call() throws Exception {
		return "this is OK!";
	}


}
package com.shuang.executorservice;
//测试类
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(ExecutorServiceTest.getInstance().getStrString());
	}
}

基本介绍来自这个地址:https://www.cnblogs.com/zhaoyan001/p/7049627.html

Java多线程和线程池Java并发编程中的重要概念。 ### Java多线程 Java多线程允许程序在同一时间执行多个任务,提升了程序的性能和响应能力。线程是程序执行的最小单位,多线程即多个线程同时运行。 - **线程状态转化**:线程存在多种状态,状态之间可相互转化,有新建、就绪、运行、阻塞、死亡等状态。 - **常用方法**:线程相关常用方法有`wait()`、`sleep(long timeout)`、`join()`、`yield()`、`notify()`和`notifyAll()`等。其中,`wait()`和`sleep()`存在区别,`wait()`用于线程间的通信,会释放对象锁;`sleep()`让线程暂停执行指定时间,不会释放对象锁。`wait()`、`notify()`、`notifyAll()`方法定义在`Object`类里,因为这些方法是用于线程间通信,需要操作对象的锁,而每个对象都有锁,所以定义在`Object`类中,而非`Thread`类 [^2]。 - **实现方式**: - **继承`Thread`类**:创建一个类继承`Thread`类,重写`run()`方法,只能继承一个类。 - **实现`Runnable`接口**:创建一个类实现`Runnable`接口,实现`run()`方法,可以实现多个接口。 - **使用`Callable`、`FutureTask`**:可实现有返回结果的多线程。 - **使用线程池**:能有效控制线程的创建和销毁,提高系统性能和资源利用率 [^2]。 ### Java线程池 线程池是一种多线程处理形式,处理过程中将任务添加到队列,创建线程后自动启动这些任务。主要由线程池管理器、工作线程、任务队列和任务接口四个部分组成 [^1]。 - **好处**:可有效控制线程的创建和销毁,提高系统的性能和资源利用率。 - **七大参数**:可用银行柜台举例理解。 - **四大方法**: - `Executors.newCachedThreadPool()`:创建一个可缓存的线程池,线程数会根据任务动态调整。 - `Executors.newFixedThreadPool()`:创建一个固定大小的线程池,线程数固定。 - `Executors.newSingleThreadPool()`:创建一个单线程的线程池,只有一个线程执行任务。 - `Executors.newScheduleThreadPool()`:创建一个可定时执行任务的线程池 [^2]。 - **任务提交与执行机制**:线程池执行`execute/submit`方法向线程池添加任务。当任务小于核心线程数`corePoolSize`,线程池中可创建新线程,即便有空闲线程;当任务大于核心线程数`corePoolSize`,向阻塞队列`workQueue`添加任务;当阻塞队列`workQueue`满了,且最大线程池大小`maximumPoolSize`大于核心线程数`corePoolSize`,新提交任务会创建新线程执行;当提交任务数超过最大线程池大小`maximumPoolSize`,执行饱和策略;当线程池中超过核心线程数`corePoolSize`的线程,空闲时间达到`keepAliveTime`,关闭空闲线程;当设置`allowCoreThreadTimeOut(true)`时,核心线程空闲时间达到`keepAliveTime`也将关闭 [^3]。 - **`execute()`和`submit()`方法区别**:`execute()`用于提交不需要返回值的任务,无法判断任务是否执行成功;`submit()`用于提交需要返回值的任务,线程池会返回`future`类型对象,可判断任务是否执行成功,通过`get()`方法获取返回值,`get()`会阻塞当前线程直到任务完成,`get(long timeout, TimeUnit unit)`会阻塞一段时间后立即返回 [^3]。 - **四大拒绝策略**:当线程池无法处理新提交的任务时,会执行相应的拒绝策略。 以下是使用线程池的示例代码: ```java import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExample { public static void main(String[] args) { // 创建一个固定大小的线程池 ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3); // 提交任务 for (int i = 0; i < 5; i++) { final int taskId = i; executor.submit(() -> { System.out.println("Task " + taskId + " is running on thread " + Thread.currentThread().getName()); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("Task " + taskId + " is completed."); }); } // 关闭线程池 executor.shutdown(); } } ```
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