一、线程池简介
- 线程池的概念
线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程。每个线程都使用默认的堆栈大小，以默认的优先级运行，并处于多线程单元中。如果某个线程在托管代码中空闲（如正在等待某个事件），则线程池将插入另一个辅助线程来使所有处理器保持繁忙。如果线程池所有线程都始终保持繁忙，但队列中包含挂起的工作，则线程池将在一段时间后创建另一个辅助线程但线程的数目永远不会超过最大值。超过最大值的线程可以排队，但他们要等到其他线程完成后才启动。
线程池的工作机制
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。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。使用线程池的原因
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，以及过渡切换线程太危险，可能导致系统资源的崩溃。这时，线程池就是最好的选择了。使用线程池可以很好地提高性能，线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程，程序将一个任务传给线程池，线程池就会启动一条线程来执行这个任务，执行结束以后，该线程并不会死亡，而是再次返回线程池中成为空闲状态，等待执行下一个任务。
二、四种常见的线程池详解
ExecutorService是Java提供的用于管理线程池的类。该类的两个作用：控制线程数量和重用线程。
具体的4种常用的线程池实现如下：
- Executors.newCachedThreadPool()：可缓存线程池，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就直接使用。如果没有，就建一个新的线程加入池中，缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务。示例代码：
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
//创建一个可缓存线程池
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
//sleep可明显看到使用的是线程池里面以前的线程，没有创建新的线程
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
public void run() {
//打印正在执行的缓存线程信息
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被执行");
}
});
}
}
}
输出结果：
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
线程池为无限大，当执行当前任务时上一个任务已经完成，会复用执行上一个任务的线程，而不用每次新建线程
- Executors.newFixedThreadPool(int n)：创建一个可重用固定个数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。示例代码：
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
//创建一个可重用固定个数的线程池
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
//打印正在执行的缓存线程信息
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被执行");
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
}
输出结果：
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-2正在被执行
pool-1-thread-3正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-2正在被执行
pool-1-thread-3正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-2正在被执行
pool-1-thread-3正在被执行
pool-1-thread-1正在被执行
因为线程池大小为3，每个任务输出打印结果后sleep 2秒，所以每两秒打印3个结果。定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如:Runtime.getRuntime().availableProcessors()
- Executors.newScheduledThreadPool(int n)：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：
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
//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
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
//延迟1秒执行
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("延迟1秒执行");
}
}, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}
输出结果：延迟1秒执行
定期执行示例代码：
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
//创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行——定期执行
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
//延迟1秒后每3秒执行一次
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("延迟1秒后每3秒执行一次");
}
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
}
}
输出结果：
延迟1秒后每3秒执行一次
延迟1秒后每3秒执行一次
.............
- Executors.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：
public class TestThreadPoolExecutor {
public static void main(String[] args) {
//创建一个单线程化的线程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
//结果依次输出，相当于顺序执行各个任务
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被执行,打印的值是:"+index);
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
}
输出结果：
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:0
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:1
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:2
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:3
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:4
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:5
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:6
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:7
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:8
pool-1-thread-1正在被执行,打印的值是:9
三、缓冲队列BlockingQueue和自定义线程池ThreadPoolExecutor
缓冲队列BlockingQueue简介：
BlockingQueue是双缓冲队列。BlockingQueue内部使用两条队列，允许两个线程同时向队列一个存储，一个取出操作。在保证并发安全的同时，提高了队列的存取效率。常用的几种BlockingQueue：
- ArrayBlockingQueue（int i）:规定大小的BlockingQueue，其构造必须指定大小。其所含的对象是FIFO顺序排序的。
- LinkedBlockingQueue（）或者（int i）:大小不固定的BlockingQueue，若其构造时指定大小，生成的BlockingQueue有大小限制，不指定大小，其大小有Integer.MAX_VALUE来决定。其所含的对象是FIFO顺序排序的。
- PriorityBlockingQueue（）或者（int i）:类似于LinkedBlockingQueue，但是其所含对象的排序不是FIFO，而是依据对象的自然顺序或者构造函数的Comparator决定。
- SynchronizedQueue（）:特殊的BlockingQueue，对其的操作必须是放和取交替完成。
- 自定义线程池（ThreadPoolExecutor和BlockingQueue连用）：
自定义线程池，可以用ThreadPoolExecutor类创建，它有多个构造方法来创建线程池。
常见的构造函数：ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueueworkQueue)
示例代码：
class TempThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
// 打印正在执行的缓存线程信息
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在被执行");
try {
// sleep一秒保证3个任务在分别在3个线程上执行
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class TestThreadPoolExecutor {
public static void main(String[] args) {
// 创建数组型缓冲等待队列
BlockingQueue bq = new ArrayBlockingQueue(10);
// ThreadPoolExecutor:创建自定义线程池，池中保存的线程数为3，允许最大的线程数为6
ThreadPoolExecutor tpe = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 50, TimeUnit.MILLISECONDS, bq);
// 创建3个任务
Runnable t1 = new TempThread();
Runnable t2 = new TempThread();
Runnable t3 = new TempThread();
// Runnable t4 = new TempThread();
// Runnable t5 = new TempThread();
// Runnable t6 = new TempThread();
// 3个任务在分别在3个线程上执行
tpe.execute(t1);
tpe.execute(t2);
tpe.execute(t3);
// tpe.execute(t4);
// tpe.execute(t5);
// tpe.execute(t6);
// 关闭自定义线程池
tpe.shutdown();
}
}
输出结果：
pool-1-thread-1正在被执行
pool-1-thread-2正在被执行
pool-1-thread-3正在被执行