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Java线程池之异步任务


 

   

  一、简单粗暴的线程

  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:

  复制代码

  new Thread(new Runnable() {

  @Override

  public void run() {

  // TODO Auto-generated method stub 这里放你要执行的方法

  }

  }).start();

  复制代码

  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。

  二、线程池

  为了解决这些问题,Jdk1.5之后加入了java.util.concurrent包,这个包中主要介绍java中线程以及线程池的使用。为我们在开发中处理线程的问题提供了非常大的帮助。

  1、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。

  2、为什么要用线程池

  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)。

  3、主要的类

  Java里面线程池的顶级接口是Executor,但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池,而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。

  ExecutorService

  真正的线程池接口。

  ScheduledExecutorService

  能和Timer/TimerTask类似,解决那些需要任务重复执行的问题。

  ThreadPoolExecutor

  ExecutorService的默认实现。

  ScheduledThreadPoolExecutor

  继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现,周期性任务调度的类实现。

  要配置一个线程池是比较复杂的,尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下,很有可能配置的线程池不是较优的,因此在Executors类里面提供了一些静态工厂,生成一些常用的线程池。

  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。

  三、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:

  复制代码

  package test;

  import java.util.concurrent.ExecutorService;

  import java.util.concurrent.Executors;

  public class ThreadPoolExecutorTest {

  public static void main(String[] args) {

  ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

  for (int i = 0; i < 10; i++) {

  final int index = i;

  try {

  Thread.sleep(index * 1000);

  } catch (InterruptedException e) {

  e.printStackTrace();

  }

  cachedThreadPool.execute(new Runnable() {

  public void run() {

  System.out.println(index);

  }

  });

  }

  }

  }

  复制代码

  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:

  复制代码

  package test;

  import java.util.concurrent.ExecutorService;

  import java.util.concurrent.Executors;

  public class ThreadPoolExecutorTest {

  public static void main(String[] args) {

  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(index);

  Thread.sleep(2000);

  } catch (InterruptedException e) {

  e.printStackTrace();

  }

  }

  });

  }

  }

  }

  复制代码

  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:

  复制代码

  package test;

  import java.util.concurrent.Executors;

  import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

  import java.util.concurrent.TimeUnit;

  public class ThreadPoolExecutorTest {

  public static void main(String[] args) {

  ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);

  scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {

  public void run() {

  System.out.println("delay 3 seconds");

  }

  }, 3, TimeUnit.SECONDS);

  }

  }

  复制代码

  表示延迟3秒执行。

  定期执行示例代码如下:

  复制代码

  package test;

  import java.util.concurrent.Executors;

  import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

  import java.util.concurrent.TimeUnit;

  public class ThreadPoolExecutorTest {

  public static void main(String[] args) {

  ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);

  scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

  public void run() {

  System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");

  }

  }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

  }

  }

  复制代码

  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:

  复制代码

  package test;

  import java.util.concurrent.ExecutorService;

  import java.util.concurrent.Executors;

  public class ThreadPoolExecutorTest {

  public static void main(String[] args) {

  ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

  for (int i = 0; i < 10; i++) {

  final int index = i;

  singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {

  public void run() {

  try {

  System.out.println(index);

  Thread.sleep(2000);

  } catch (InterruptedException e) {

  e.printStackTrace();

  }

  }

  });

  }

  }

  }

  复制代码

  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。

  四、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