JAVA中创建线程池的五种方法及比较

  之前写过JAVA中创建线程的三种方法及比较。这次来说说线程池。

  JAVA中创建线程池主要有两类方法,一类是通过Executors工厂类提供的方法,该类提供了4种不同的线程池可供使用。另一类是通过ThreadPoolExecutor类进行自定义创建。

 

一、通过Executors类提供的方法。

1、newCachedThreadPool

创建一个可缓存的线程池,若线程数超过处理所需,缓存一段时间后会回收,若线程数不够,则新建线程。

代码例子:

 1     private static void createCachedThreadPool() {
 2         ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
 3         for (int i = 0; i < 10; i++) {
 4             final int index = i;
 5             executorService.execute(() -> {
 6                 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1
 7                 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index);
 8                 // 等待2秒
 9                 sleep(2000);
10             });
11         }
12     }

效果:

 

  因为初始线程池没有线程,而线程不足会不断新建线程,所以线程名都是不一样的。

 

2、newFixedThreadPool

创建一个固定大小的线程池,可控制并发的线程数,超出的线程会在队列中等待。

代码例子:

 1     private static void createFixedThreadPool() {
 2         ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
 3         for (int i = 0; i < 10; i++) {
 4             final int index = i;
 5             executorService.execute(() -> {
 6                 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1
 7                 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index);
 8                 // 等待2秒
 9                 sleep(2000);
10             });
11         }
12     }

效果:

 

  因为线程池大小是固定的,这里设置的是3个线程,所以线程名只有3个。因为线程不足会进入队列等待线程空闲,所以日志间隔2秒输出。

 

3、newScheduledThreadPool

创建一个周期性的线程池,支持定时及周期性执行任务。

代码例子:

 1     private static void createScheduledThreadPool() {
 2         ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(3);
 3         System.out.println(DateUtil.now() + " 提交任务");
 4         for (int i = 0; i < 10; i++) {
 5             final int index = i;
 6             executorService.schedule(() -> {
 7                 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1
 8                 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index);
 9                 // 等待2秒
10                 sleep(2000);
11             }, 3, TimeUnit.SECONDS);
12         }
13     }

效果:

 

  因为设置了延迟3秒,所以提交后3秒才开始执行任务。因为这里设置核心线程数为3个,而线程不足会进入队列等待线程空闲,所以日志间隔2秒输出。

注意:这里用的是ScheduledExecutorService类的schedule()方法,不是ExecutorService类的execute()方法。

 

4、newSingleThreadExecutor

创建一个单线程的线程池,可保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

代码例子:

 1     private static void createSingleThreadPool() {
 2         ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
 3         for (int i = 0; i < 10; i++) {
 4             final int index = i;
 5             executorService.execute(() -> {
 6                 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1
 7                 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index);
 8                 // 等待2秒
 9                 sleep(2000);
10             });
11         }
12     }

效果:

 

  因为只有一个线程,所以线程名均相同,且是每隔2秒按顺序输出的。

 

二、通过ThreadPoolExecutor类自定义。

  ThreadPoolExecutor类提供了4种构造方法,可根据需要来自定义一个线程池。

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        // 省略...
    }

1、共7个参数如下:

(1)corePoolSize:核心线程数,线程池中始终存活的线程数。

(2)maximumPoolSize: 最大线程数,线程池中允许的最大线程数。

(3)keepAliveTime: 存活时间,线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。

(4)unit: 单位,参数keepAliveTime的时间单位,7种可选。

参数 描述
TimeUnit.DAYS
TimeUnit.HOURS 小时
TimeUnit.MINUTES
TimeUnit.SECONDS
TimeUnit.MILLISECONDS 毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS 微妙
TimeUnit.NANOSECONDS 纳秒

(5)workQueue: 一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务,均为线程安全,7种可选。

参数 描述
ArrayBlockingQueue 一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
LinkedBlockingQueue 一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
SynchronousQueue 一个不存储元素的阻塞队列,即直接提交给线程不保持它们。
PriorityBlockingQueue 一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
DelayQueue 一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列,只有在延迟期满时才能从中提取元素。
LinkedTransferQueue 一个由链表结构组成的无界阻塞队列。与SynchronousQueue类似,还含有非阻塞方法。
LinkedBlockingDeque 一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

较常用的是LinkedBlockingQueue和Synchronous。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。

(6)threadFactory: 线程工厂,主要用来创建线程,默及正常优先级、非守护线程。

(7)handler:拒绝策略,拒绝处理任务时的策略,4种可选,默认为AbortPolicy。

参数 描述
AbortPolicy 拒绝并抛出异常。
CallerRunsPolicy 重试提交当前的任务,即再次调用运行该任务的execute()方法。
DiscardOldestPolicy 抛弃队列头部(最旧)的一个任务,并执行当前任务。
DiscardPolicy 抛弃当前任务。

 

2、顺便说下线程池的执行规则如下:

(1)当线程数小于核心线程数时,创建线程。

(2)当线程数大于等于核心线程数,且任务队列未满时,将任务放入任务队列。

(3)当线程数大于等于核心线程数,且任务队列已满:

若线程数小于最大线程数,创建线程。

若线程数等于最大线程数,抛出异常,拒绝任务。

 

代码例子:

 1     private static void createThreadPool() {
 2         ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2, 10,
 3                 1, TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<>(5, true),
 4                 Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
 5         for (int i = 0; i < 10; i++) {
 6             final int index = i;
 7             executorService.execute(() -> {
 8                 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1
 9                 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index);
10                 // 等待2秒
11                 sleep(2000);
12             });
13         }
14     }

效果:

 

  因为核心线程数为2,队列大小为5,存活时间1分钟,所以流程是第0-1号任务来时,陆续创建2个线程,然后第2-6号任务来时,因为无线程可用,均进入了队列等待,第7-9号任务来时,没有空闲线程,队列也满了,所以陆续又创建了3个线程。所以你会发现7-9号任务反而是先执行的。又因为各任务只需要2秒,而线程存活时间有1分钟,所以线程进行了复用,所以总共只创建了5个线程。

 

三、五种方式的优劣比较

  说是5种方式的比较,其实就是2种方式的比较,为什么这么说?因为Executors类提供的4种方式,其底层其实都是通过ThreadPoolExecutor类来实现的。换句话说,就是Executors类工厂通过参数的组合,组装出了上面提到的4种类型线程池供不同场景使用。我们可以通过查看Executors类的源码来看看:

1、newCachedThreadPool

1     public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
2         return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
3                                       60L, TimeUnit.SECONDS,
4                                       new SynchronousQueue<Runnable>());
5     }

  因为SynchronousQueue队列不保持它们,直接提交给线程,相当于队列大小为0,而最大线程数为Integer.MAX_VALUE,所以线程不足时,会一直创建新线程,等到线程空闲时,又有60秒存活时间,从而实现了一个可缓存的线程池。

 

2、newFixedThreadPool

1     public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
2         return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
3                                       0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
4                                       new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
5     }

  因为核心线程数与最大线程数相同,所以线程池的线程数是固定的,而且没有限制队列的大小,所以多余的任务均会被放到队列排队,从而实现一个固定大小,可控制并发数量的线程池。

 

3、newScheduledThreadPool

1     public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
2         return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
3     }
4 
5     public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
6         super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
7               new DelayedWorkQueue());
8     }

  因为使用了延迟队列,只有在延迟期满时才能从中提取到元素,从而实现定时执行的线程池。而周期性执行是配合上层封装的其他类来实现的,可以看ScheduledExecutorService类的scheduleAtFixedRate方法。

 

4、newSingleThreadExecutor

1     public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
2         return new FinalizableDelegatedExecutorService
3             (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
4                                     0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
5                                     new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
6     }

  因为核心线程数与最大线程数相同,均为1,所以线程池的线程数是固定的1个,而且没有限制队列的大小,所以多余的任务均会被放到队列排队,从而实现一个单线程按指定顺序执行的线程池。

 

  虽然看上去Executors类的封装,可以简化我们的使用,但事实上,阿里代码规范《阿里巴巴Java开发手册》中明确不建议使用Executors类提供的这4种方法:

【强制】线程池不允许使用Executors去创建,而是通过ThreadPoolExecutor的方式,这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则,规避资源耗尽的风险。

Executors返回的线程池对象的弊端如下:

FixedThreadPool和SingleThreadPool:允许的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE,可能会堆积大量的请求,从而导致OOM。

CachedThreadPool和ScheduledThreadPool:允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE,可能会创建大量的线程,从而导致OOM。

  再回头看看上面的源码,确实如此。所以我们应该使用ThreadPoolExecutor类来创建线程池,根据自己需要的场景来创建一个合适的线程池。

 

posted @ 2020-08-21 18:08  PC君  阅读(54557)  评论(1编辑  收藏  举报