【高级JSE技术】线程池

引言

线程池是java并发技术中常用的一种，通过缓存线程资源避免了频繁的创建销毁线程带来的额外开销，从而提高性能。JDK中有相应的Executor框架实现，而Spring中也带有线程池的功能。本文将从以下几个角度来梳理线程池的用法和注意点：

1. Executor框架
   1. 种类和特点
   2. Callable和Future
   3. 使用实例
2. 使用Spring线程池

Executor框架

种类和特点

Java的Executor框架是专门设计用在以任务为单位的并发情景下的。以任务为单位的含义是：每次请求与请求之间互不关联，请求的结果不受其他请求的影响。这样可以将每个请求封装成一个个任务，交给Executor框架执行。举个例子，递归程序能否用Executor框架进行优化? 事实上一些递归程序的确可以用Executor框架进行优化，比如说归并排序，在合并阶段就可以并发的合并得到结果。但是某些递归程序就无法使用Executor来优化，比如说斐波那契求解，因为后一个结果需要依赖前一个结果，这样的任务是不独立的，无法切割。说了这么多，下面来看一个简单的使用例子：

public class Executor {

public static void main(String[] args) {

Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

Runnable task = new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("task over");

}

};

executor.execute(task);

executor = Executors.newScheduledThreadPool(10);

ScheduledExecutorService scheduler = (ScheduledExecutorService) executor;

scheduler.scheduleAtFixedRate(task, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);

}

}

其中 Executors是Executor, ExecutorService, ScheduledExecutorService, ThreadFactory, 和 Callable的工厂。他提供一系列的静态方法来获取特定的线程池，这些线程池的功能各有特点，下面我们来看一下Executors的OutLine：

我们可以看到Executors提供了大概以下这么几种创建线程池的方法：

1. newFixThreadPool：创建一个固定大小的线程池，每次提交一个任务就生成一个线程，直到最大值，这时候如果某个线程发生Exception挂掉了再生成一个新的补上。
2. newSingleThreadExecutor：只创建一个线程来执行任务，如果这个线程挂了则再次生成一个新的线程。这个线程池可以保证任务被串行的执行，适用于一些特殊的场景，如FIFO，优先级等。
3. newCachedThreadPool：创建一个带缓冲的线程池，如果线程池的资源有剩余则回收，如果线程池资源紧张则再次添加。
4. newScheduledThreadPool：创建一个固定大小的线程池，所有任务都是以定时或延时的方式进行的，类似Timer。

Callable和Future

Callable是一种和runable不同的任务接口，主要用于解决任务执行后需要放回结果的问题。从上面第一个例子我们可以看到runable的任务执行完后是没有返回结果的，这样在某些场景下是不适用的，比如说我需要存储100张图片，在存储的过程中可能会抛出异常导致存储失败。那么我需要在任务重捕获异常并且标记当前编号的图片存储失败，并且返回一个失败的标记。这时候就需要我们使用callable而不是runable。下面我们来看一个例子：

class TaskWithResult implements Callable<String> {

    private int id;

    public TaskWithResult(int id) {

        this.id = id;

    }

    @Override

    public String call() throws Exception {

        return "result of TaskWithResult " + id;

    }

}

public class CallableTest {

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

            ExecutionException {

        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();

        ArrayList<Future<String>> results = new ArrayList<Future<String>>();

        for (int i = 0; i < 10; i++)

            results.add(exec.submit(new TaskWithResult(i)));

        for (Future<String> fs : results) {

            if (fs.isDone())

                System.out.println(fs.get());

            else

                System.out.println("Future result is not yet complete");

        }

        exec.shutdown();

    }

}

上面的代码首先是TaskWithResult实现了callable的接口，重写了call方法，返回一段字符串。Main里面生成了一个CachedThreadPool，下面这句是重点，results.add(exec.submit(new TaskWithResult(i))) 它做了三件事，一生成一个callable的任务，二提交给线程池，三将结果加入results队列。Results是一个future类型的队列，什么事future类型呢？简单来讲future 相当于是用来存放Executor执行的结果的一种泛型容器，上述例子中我们生成了一个String类型的结果容器，所以要求返回的结果是String类型的。