最原始的方式,当我们要并行的或者异步的执行一个任务的时候,我们会直接使用启动一个线程的方式,如下面所示:
new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub 这里放你要执行的方法 } }).start();
但是像上面或者类似这种每次来都是用new 一个Thread出来的方式存在着很多的弊端,如下面:
● 每次new Thread新建对象性能差;
● 线程缺乏统一的管理,可以无限制新建线程,相互之间竞争,还可能占用过多系统资源导致死机或者OOM(Out of Memory);
● 缺乏更多的功能,如定时执行、定期执行、线程中断等。
1. 线程池
系统启动一个新线程的成本是比较高的,因为它涉及与操作系统交互。在这种情形下,使用线程池可以很好地提高性能,尤其是当程序中需要创建大量生存期很短暂的线程时,更应该考虑使用线程池。
与数据库连接池类似的是,线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程,程序将一个 Runnable对象或 Callable对象传给线程池,线程池就会启动一个空闲的线程来执行它们的run()或call()方法,当run()或call()方法执行结束后,该线程并不会死亡,而是再次返回线程池中成为空闲状态,等待执行下一个Runnable对象的run()或call()方法。
1)线程池的工作机制
① 在线程池的编程模式下,任务是提交给整个线程池,而不是直接提交给某个线程,线程池在拿到任务后,就在内部寻找是否有空闲的线程,如果有,则将任务交给某个空闲的线程。
② 一个线程同时只能执行一个任务,但可以同时向一个线程池提交多个任务。
2)作用
根据系统的环境情况,可以自动或手动设置线程数量,达到运行的最佳效果;少了浪费了系统资源,多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量,其他线程排队等候。一个任务执行完毕,再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程,线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时,如果线程池中有等待的工作线程,就可以开始运行了;否则进入等待队列。
3)为什么要用线程池
多线程运行时间,系统不断的启动和关闭新线程,成本非常高,会过渡消耗系统资源,以及过渡切换线程的危险,从而可能导致系统资源的崩溃。这时,线程池就是最好的选择了。
● 重用存在的线程,减少对象创建、消亡的开销,性能佳。
● 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。
● 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。
● 可以根据系统的承受能力,调整线程池中工作线线程的数目,防止因为消耗过多的内存,而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存,线程开的越多,消耗的内存也就越大,最后死机)。
4)线程池类型
① newSingleThreadExecutor
创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
② newFixedThreadPool
创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。
③ newCachedThreadPool
创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程,那么就会回收部分空闲(60秒不执行任务)的线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制,线程池大小完全依赖于操作系统(或者说JVM)能够创建的最大线程大小。
④ newScheduledThreadPool
创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。
⑤ newWorkStealingPool - 在 JDK1.8 版本新加的,具有抢占式操作的线程池
// 创建单核心的线程池 ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 创建固定核心数的线程池,这里核心数 = 2 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2); // 创建一个按照计划规定执行的线程池,这里核心数 = 2 ExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(2); // 创建一个自动增长的线程池 ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); // 创建一个具有抢占式操作的线程池 ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();
2. 实例
1)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。示例代码如下:
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 10; i++) { try { Thread.sleep(i * 1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } cachedThreadPool.execute(new Runnable() { public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date()); } }); }
线程池为无限大,当执行第二个任务时第一个任务已经完成,会复用执行第一个任务的线程,而不用每次新建线程。
2)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。示例代码如下:
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int index = i; fixedThreadPool.execute(new Runnable() { public void run() { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date()); Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); }
因为线程池大小为3,每个任务输出index后sleep 2秒,所以每两秒打印3个数字。
定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()
3)newScheduledThreadPool
创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下:
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() { public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date()); } }, 3, TimeUnit.SECONDS);
表示延迟3秒执行。
定期执行示例代码如下:
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date()); } }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
表示延迟1秒后每3秒执行一次。
4)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。示例代码如下:
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); for (int i = 0; i < 10; i++) { singleThreadExecutor.execute(new Runnable() { public void run() { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - run..." + new Date()); Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); }
结果依次输出,相当于顺序执行各个任务。
注意:以上的execute()方法可以替换为submit()方法,执行的结果是一样的。
3. submit()和 execute()的区别
JDK5往后,任务分两类:一类是实现了Runnable接口的类,一类是实现了Callable接口的类。两者都可以被ExecutorService执行,它们的区别是:
● execute(Runnable x) 没有返回值。可以执行任务,但无法判断任务是否成功完成。—— 实现Runnable接口
● submit(Runnable x) 返回一个future。可以用这个future来判断任务是否成功完成。—— 实现Callable接口