Java多线程_线程池

作用
我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便，但是就会有一个问题：
　　如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。
　　那么有没有一种办法使得线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？
　 在Java中可以通过线程池来达到这样的效果。

线程池的作用：

• 线程可以重复利用；
• 减少创建和销毁线程所带来的系统资源的开销；
• 提升性能（节省线程创建的时间开销，使程序响应更快）。

常见的线程池
JDK1.5之后，提供了四种线程池：

• 固定线程数的线程池（newFixedThreadPool）
• 缓存的线程池（newCachedThreadPool）
• 单个线程的线程池（newSingleThreadExecutor）
• 固定个数的线程池（newScheduledThreadPool）

下面分别说说这四个线程池：

（1）固定线程数的线程池（newFixedThreadPool）：
       这种线程池里面的线程被设计成存放固定数量的线程，具体线程数可以考虑为CPU核数*N（N可大可小，取决于并发的线程数，计算机可用的硬件资源等）。可以通过下面的这条代码获取当前计算机的CPU的核数。

int processors = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

       FixedThreadPool 是通过 java.util.concurrent.Executors 创建的 ThreadPoolExecutor 实例。这个实例会复用 固定数量的线程处理一个共享的无边界队列 。任何时间点，最多有 nThreads 个线程会处于活动状态执行任务。如果当所有线程都是活动时，有多的任务被提交过来，那么它会一致在队列中等待直到有线程可用。如果任何线程在执行过程中因为错误而中止，新的线程会替代它的位置来执行后续的任务。
       使用ExecutorService.shutdown() 可以关闭线程池。由于使用了LinkedBlockingQueue，是一个无界队列，因此永远不可能拒绝任务。LinkedBlockingQueue在入队列和出队列时使用的是不同的Lock，意味着他们之间不存在互斥关系，在多CPU情况下，他们能正在在同一时刻既消费，又生产，真正做到并行。因此这种线程池不会拒绝任务，而且不会开辟新的线程，也不会因为线程的长时间不使用而销毁线程。这是典型的生产者----消费者问题，这种线程池适合用在稳定且固定的并发场景，比如服务器。下面代码给出一个示例：

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取计算机有几个核
        int processors = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

        // 第一种线程池:固定个数的线程池,可以为每个CPU核绑定一定数量的线程数
        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(processors * 5);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            fixedThreadPool.execute(new Runnable() {

                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
        fixedThreadPool.shutdown();
    }
}

　　

（2）缓存的线程池（newCachedThreadPool）
        核心池大小为0，线程池最大线程数目为最大整型，这意味着所有的任务一提交就会加入到阻塞队列中。当线程池中的线程60秒没有执行任务就终止，阻塞队列为SynchronousQueue。SynchronousQueue的take操作需要put操作等待，put操作需要take操作等待，否则会阻塞，而线程池的阻塞队列不能存储，所以当目前线程处理忙碌状态时，所以开辟新的线程来处理请求。
       它是一个可以无限扩大的线程池，适合处理执行时间比较小的任务，如果主线程提交任务的速度远远大于CachedThreadPool的处理速度，则CachedThreadPool会不断地创建新线程来执行任务，这样有可能会导致系统耗尽CPU和内存资源，所以在使用这种线程池时，一定要注意控制并发的任务数，否则创建大量的线程可能导致严重的性能问题。

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 缓存线程池，无上限
        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
        cachedThreadPool.shutdown();
    }
}

　　

（3）单个线程的线程池（newSingleThreadExecutor）
       SingleThreadExecutor是使用单个worker线程的Executor，作为单一worker线程的线程池，SingleThreadExecutor把corePool和maximumPoolSize均被设置为1，和FixedThreadPool一样使用的是无界队列LinkedBlockingQueue,所以带来的影响和FixedThreadPool一样。
       对于newSingleThreadExecutor()来说，也是当线程运行时抛出异常的时候会有新的线程加入线程池替他完成接下来的任务。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执行，所以这个比较适合那些需要按序执行任务的场景。比如：一些不太重要的收尾工作，日志等工作可以放到单线程的线程中去执行。

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 单一线程池,永远会维护存在一条线程
        ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int j = i;
            singleThreadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + j);
                }
            });
        }
        singleThreadPool.shutdown();
        
    }
}

　　

（4）固定个数的线程池（newScheduledThreadPool）
与newFixedThreadPool线程池很像，但它更强大：

• 可以执行延时任务，
• 也可以执行带有返回值的任务。

import java.util.concurrent.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException{
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        FutureTask<String> ft = new FutureTask<>(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                System.out.println("hello");
                return Thread.currentThread().getName();
            }
        });
        scheduledThreadPool.submit(ft);
        
        String result = ft.get();
        System.out.println("result : " + result);

        scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : bobm!");
            }
        }, 3L, TimeUnit.SECONDS);

    }
}