Java线程池学习笔记一

一、什么是线程池

       线程池是一种多线程处理技术。在处理线程的过程中，先将任务（作业）添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务（作业）。

       线程池是由以下几部分组成的：

       1、线程池管理器（ThreadPoolManager）：用于创建并管理线程池

       2、工作线程（WorkThread）：线程池中线程

       3、任务接口（Task）：每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行。

       4、任务队列：用于存放没有处理的任务，提供一种缓冲机制。

 

二、为什么要使用线程池

       1、减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

       2、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)。

       Java的应用程序可以有多个线程，这些线程在休眠状态中需要耗费大量时间来等待事件发生，而其他线程可能进入睡眠状态，并且仅定期被唤醒以轮循更改或更新状态信息，然后再次进入休眠状态。为了简化对这些线程的管理，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。这样，在开发Java应用程序时，各个线程就由线程池管理，开发人员就可以集中精力处理应用程序任务。

       在java.util.concurrent包中，有几个重要的类需要说明一下：

       1、Executor：Java里面线程池的顶级接口，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。

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

       3、ThreadPoolExecutor：ExecutorService的默认实现。

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

       5、Executors：提供了一些静态工厂生成一些常用的线程池。列出其中几个比较常用的：

       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。

      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。

     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能够创建的最大线程大小。

    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。    

      Java中的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。如果所有线程池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。

 

三、什么情况下不需要使用线程池

       1、如果需要使一个任务具有特定优先级；

       2、如果具有可能会长时间运行（并因此阻塞其他任务）的任务；

       3、如果需要将线程放置到单线程单元中（线程池中的线程均处于多线程单元中）；

       4、如果需要永久标识来标识和控制线程，比如想使用专用线程来终止该线程，将其挂起或按名称发现该线程。

 

四、什么情况下需要使用线程池

      1、需要大量的线程来完成任务，且完成任务的时间比较短。例如，WEB服务器完成网页请求这样的任务，使用线程池技术是非常合适的。这是因为单个任务小，而任务数量巨大，可以想象一个热门网站的点击次数。 但对于长时间的任务，比如一个Telnet连接请求，线程池的优点就不明显了。因为Telnet会话时间比线程的创建时间大多了。

      2、对性能要求苛刻的应用，比如要求服务器迅速响应客户请求。

      3、接受突发性的大量请求，但不至于使服务器因此产生大量线程的应用。突发性大量客户请求，在没有线程池情况下，将产生大量线程，虽然理论上大部分操作系统线程数目最大值不是问题，短时间内产生大量线程可能使内存到达极限，并出现内存溢出（OutOfMemory）的错误。

 

五、实例展示

       1、基础线程类     

public class MyThread extends Thread{
   public void run(){
	   System.out.println(Thread.currentThread() + "is running.....");
   }
}

       

       2、线程池工具类    

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolUtil {
   public static void testThreadExecutor(int i){
	   //声明一个线程池对象
	   ExecutorService pool = null ;
	   if(i == 1){
		   pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
	   }
	   
	   if(i == 2){
		   pool = Executors.newFixedThreadPool(3);
	   }
	   
	   if(i == 3){
		   pool = Executors.newCachedThreadPool();
	   }
			   	   
	   //创建实现了Runnable接口对象
	   Thread t1 = new MyThread();
	   Thread t2 = new MyThread();
	   Thread t3 = new MyThread();
	   Thread t4 = new MyThread();
	   Thread t5 = new MyThread();
	   
	   //将线程放入线程池中
	   pool.execute(t1);
	   pool.execute(t2);
	   pool.execute(t3);
	   pool.execute(t4);
	   pool.execute(t5);
	   
	   //线程池关闭
	   pool.shutdown();	   
   }
   
   public static void testScheduledThreadPoolExecutor(){
	   ScheduledThreadPoolExecutor pool = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
	   
	   //每隔一段时间就触发异常
	   pool.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
		   public void run(){
			   System.out.println("************");
		   }
	   }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
	   
	   //每隔一段时间就打印信息
	   pool.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
		   public void run(){
			   System.out.println("I am a superman");
		   }
	   }, 1000, 3000, TimeUnit.MILLISECONDS);	   
   }
}

  

        3、常量集合类

public class ConstantThreadPoolFlag {
   public static int SINGLE_THREAD = 1 ;
   public static int FIX_THREAD = 2 ;
   public static int CACHE_THREAD = 3 ;
}

 

      4、测试类

public class ThreadPoolTest {
   public static void main(String[] args){
	   //创建一个单线程的线程池
	   ThreadPoolUtil.testThreadExecutor(ConstantThreadPoolFlag.SINGLE_THREAD);
	   System.out.println("单线程的线程池执行结束");
	   System.out.println("---------------------");
	   
	   //创建固定大小的线程池
	   ThreadPoolUtil.testThreadExecutor(ConstantThreadPoolFlag.FIX_THREAD);
	   System.out.println("固定大小的线程池执行结束");
	   System.out.println("---------------------");
	   
	   //创建一个可缓存的线程池
	   ThreadPoolUtil.testThreadExecutor(ConstantThreadPoolFlag.CACHE_THREAD);
	   System.out.println("可缓存的线程池执行结束");
	   System.out.println("---------------------");
	   
	   //创建一个大小无限的线程池
	   ThreadPoolUtil.testScheduledThreadPoolExecutor();
	   System.out.println("大小无限的线程池执行结束");
	   System.out.println("---------------------");
   }
}

 

     4、测试结果

     单线程的线程池执行结束

      ---------------------

     Thread[pool-1-thread-1,5,main]is running.....

     Thread[pool-1-thread-1,5,main]is running.....

     Thread[pool-1-thread-1,5,main]is running.....

     Thread[pool-1-thread-1,5,main]is running.....

     Thread[pool-1-thread-1,5,main]is running.....

     固定大小的线程池执行结束

     --------------------

    Thread[pool-2-thread-1,5,main]is running.....

    Thread[pool-2-thread-1,5,main]is running.....

    Thread[pool-2-thread-3,5,main]is running.....

    Thread[pool-2-thread-3,5,main]is running.....

    Thread[pool-2-thread-2,5,main]is running.....

    Thread[pool-3-thread-1,5,main]is running.....

    Thread[pool-3-thread-2,5,main]is running.....

    Thread[pool-3-thread-3,5,main]is running.....

    Thread[pool-3-thread-4,5,main]is running.....

    可缓存的线程池执行结束

    ---------------------

    Thread[pool-3-thread-5,5,main]is running.....

    大小无限的线程池执行结束

    ---------------------

    ************

    I am a superman

    I am a superman

   ************

   I am a superman

   I am a superman

   ************

   I am a superman

   ************

   I am a superman

   I am a superman

   ************

   I am a superman

   I am a superman

   ************

   I am a superman

   ************

   I am a superman

   I am a superman