java多线程解说【拾肆】_线程池_异步线程池可缓存的线程池 0x7ffffff-优快云博客

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本文详细介绍了Java中线程池的实现方式及使用方法，包括Executor框架的各种接口和类，如ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor等，并讲解了如何通过Executors工厂类创建不同类型的线程池。

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在多线程编程的实际开发中，我们势必会需要启动多个线程来处理多个任务。因为线程的创建和销毁需要一定的性能开销，如果每次执行一个任务都创建一个新线程来执行，那么将消耗大量的计算资源。

所以我们需要一个线程池的概念，让使用过的线程可以回收再使用，避免重复创建带来的性能消耗。下面说一下juc包中为我们提供的线程池实现：

Executor框架

juc包中用ThreadPoolExecutor表示一个线程池，任何实现Runnable接口对象都可以被ThreadPoolExecutor调度。而我们通过Executors线程池工厂，可以取得一个特定功能的线程池。juc包中关于线程池的类关系图如下：

Executor

一个接口，其定义了一个接收Runnable对象的方法executor；

ExecutorService

一个比Executor使用更广泛的子类接口，其提供了生命周期管理的方法，以及可跟踪一个或多个异步任务执行状况返回Future的方法

AbstractExecutorService

ExecutorService执行方法的默认实现

ThreadPoolExecutor

线程池的核心实现类，用来执行被提交的任务；

ScheduledExecutorService

一个可定时调度任务的接口

ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledExecutorService的实现，一个可定时调度任务的线程池，可以指定延迟执行或周期执行；

ThreadFactory

用来实现创建线程的工厂接口，只有一个方法Thread newThread(Runnable r)；

Runnable、Callable

两个接口，其实现类可以被ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor执行；

ForkJoinPool

用于拆分子任务执行的线程池；上文已经介绍过

Future、FutureTask

用于异步计算；上文已经介绍过

那么这个Executor框架如何使用呢？

Executor框架的使用

首先看一张示意图：

我们的任务线程，必定是实现Runnable或Callable接口二者之一的，区别在于Runnable不会返回结果，而Callable可以返回结果。我们还可以通过Executors工厂类将一个Runnable包装成一个Callable：

public static Callable<Object> callable(Runnable task)

public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result)

这两个方法区别在于，第一个方法用Future对象调用get()方法时将获得null；而第二个方法将得到result。

说回Runnable和Callable。我们可以将一个Runnable对象通过execute()接口提交给ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor执行，或将一个Callable对象通过submit()接口提交给ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor执行。如前文所说，submit()接口会返回一个Future对象，调用其get(0方法可以获得到这个Callable对象的执行结果。

那么这个ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor线程池应该如何创建呢，这就要说说Executors工厂类为我们提供的创建线程池的API了。

创建线程池

我们已经知道，Executors工厂类可以其创建ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor两种线程池。先说说ThreadPoolExecutor的创建接口：

newFixedThreadPool(int nThreads)
返回一个固定线程数量nThreads的线程池。一个新任务提交时，若线程池内线程数未达到nThreads，则创建新线程执行；如果线程数已达到nThreads且有空闲线程时，使用空闲线程执行；如果没有空闲线程，则任务被暂存在一个任务队列(LinkedBlockingQueue，无界队列)中，等有线程空闲时再执行。线程池中的线程执行完毕后立即终止；

newSingleThreadExecutor
返回一个只有一个线程的线程池。一个新任务提交时，若线程池内线程数为0，则创建新线程执行；如果线程池内线程空闲，则使用空闲线程执行；如果没有空闲线程，则任务被暂存在一个任务队列(LinkedBlockingQueue，无界队列)中，等有线程空闲时再执行。线程池中的线程执行完毕后立即终止；

newCachedThreadPool
返回一个根据实际情况调整线程数量的线程池，初始化时线程池内没有线程。每提交一个新任务时，如果线程池为空或没有空闲线程，则创建一个新的线程处理。线程池的最大容量为0x7fffffff(int最大值，32位最大带符号整数)，空闲线程如果60s内没有任务分配将被终止。

Executors工厂类还可以创建ScheduledThreadPoolExecutor线程池。ScheduledThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor，可指定延迟执行或周期执行。功能和Timer类型，但是强大在ScheduledThreadPoolExecutor可以在构造函数中指定多个对应的后台线程数，而Timer只能是单个后台线程。

ScheduledThreadPoolExecutor有如下2个创建ScheduledThreadPoolExecutor的接口：

newSingleThreadScheduledExecutor
返回一个ScheduledExecutorService对象，线程池大小为1；

newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
返回一个ScheduledExecutorService对象，可以执行线程数量；

ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor的实现

ThreadPoolExecutor的构造函数如下：

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue)

其中，

corePoolSize是核心线程池大小;

maximumPoolSize是最大线程池大小；

workQueue是用来战术保存任务的工作队列；

keepAliveTime是为多余的空闲线程等待新任务的最长时间；

unit是指定keepAliveTime参数的单位；

handle是线程池对拒绝任务的处理策略；

在ThreadPoolExecutor的三个实现中，FixedThreadPool和SingleThreadExecutor使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列，而CachedThreadPool使用没有容量的SynchronousQueue作为线程池的工作队列，不过SynchronousQueue的maximumPool是无界的。所以，当提交任务的速度大于线程处理任务的速度时，CachedThreadPool将不断地创建新线程。

ScheduledThreadPoolExecutor的构造方法为：

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, TimeUnit.NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

其只传了一个核心线程池大小corePoolSize，其余的参数默认设定为不限制最大线程池大小，线程执行完任务后直接终止，并且使用DelayQueue来作为线程池的工作队列。

DelayQueue也是一个无界序列，其中保存的是待调度的任务ScheduledFutureTask。ScheduledFutureTask主要包含三个成员变量，包括：

time：long型，表示这个任务将被执行的具体时间；

sequenceNumber：long型，表示添加到ScheduledThreadPoolExecutor的序号；

period，long型，表示任务执行的间隔周期；

DelayQueue中还封装了一个PriorityQueue队列，将ScheduledFutureTask按time从小到达排列。每次ScheduledThreadPoolExecutor去获取或添加任务时，会先获取锁，然后进行任务操作，然后再释放锁。

任务拒绝策略

ThreadPoolExecutor.execute(Runnable command)提供了提交任务的入口，此方法会自动判断如果池子满了的话，则会调用拒绝策略来执行此任务，接口为RejectedExecutionHandler，内置的4中策略分别为AbortPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy、CallerRunsPolicy。

AbortPolicy
为java线程池默认的阻塞策略，不执行此任务，而且直接抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常，切记ThreadPoolExecutor.execute需要try catch，否则程序会直接退出；

DiscardPolicy
直接抛弃，任务不执行，空方法；

DiscardOldestPolicy
从队列里面抛弃head的一个任务，并再次execute此task；

CallerRunsPolicy
在调用execute的线程里面执行此command；如果执行程序已关闭，则会丢弃该任务。会阻塞入口；