1、new Thread的弊端
執行一個異步任務你還只是如下new Thread嗎？
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
}).start();
那你就out太多了，new Thread的弊端如下：
a. 每次new Thread新建對象性能差。
b. 線程缺乏統一管理，可能無限制新建線程，相互之間競爭，及可能占用過多系統資源導致死機或oom。
c. 缺乏更多功能，如定時執行、定期執行、線程中斷。
相比new Thread，Java提供的四種線程池的好處在於：
a. 重用存在的線程，減少對象創建、消亡的開銷，性能佳。
b. 可有效控制最大並發線程數，提高系統資源的使用率，同時避免過多資源競爭，避免堵塞。
c. 提供定時執行、定期執行、單線程、並發數控制等功能。
2、Java 線程池
Java通過Executors提供四種線程池，分別為：
newCachedThreadPool創建一個可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程。
newFixedThreadPool 創建一個定長線程池，可控制線程最大並發數，超出的線程會在隊列中等待。
newScheduledThreadPool 創建一個周期線程池，支持定時及周期性任務執行。
newSingleThreadExecutor 創建一個單線程化的線程池，它只會用唯一的工作線程來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。
(1). newCachedThreadPool
創建一個可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程。示例代碼如下：
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() {
@Override
public void run() {
System.out.println(index);
}
});
}
線程池為無限大，當執行第二個任務時第一個任務已經完成，會復用執行第一個任務的線程，而不用每次新建線程。
(2). newFixedThreadPool
創建一個定長線程池，可控制線程最大並發數，超出的線程會在隊列中等待。示例代碼如下：
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(index);
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
});
}
因為線程池大小為3，每個任務輸出index后sleep 2秒，所以每兩秒打印3個數字。
定長線程池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。可參考PreloadDataCache。
(3) newScheduledThreadPool
創建一個周期線程池，支持定時及周期性任務執行。延遲執行示例代碼如下：
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("delay 3 seconds");
}
}, 3, TimeUnit.SECONDS);
表示延遲3秒執行。
定期執行示例代碼如下：
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
}
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
表示延遲1秒后每3秒執行一次。
ScheduledExecutorService比Timer更安全，功能更強大，后面會有一篇單獨進行對比。
(4)、newSingleThreadExecutor
創建一個單線程化的線程池，它只會用唯一的工作線程來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。示例代碼如下：
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(index);
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
});
}
結果依次輸出，相當於順序執行各個任務。
現行大多數GUI程序都是單線程的。Android中單線程可用於數據庫操作，文件操作，應用批量安裝，應用批量刪除等不適合並發但可能IO阻塞性及影響UI線程響應的操作。
線程池的作用：
線程池作用就是限制系統中執行線程的數量。
根 據系統的環境情況，可以自動或手動設置線程數量，達到運行的最佳效果；少了浪費了系統資源，多了造成系統擁擠效率不高。用線程池控制線程數量，其他線程排 隊等候。一個任務執行完畢，再從隊列的中取最前面的任務開始執行。若隊列中沒有等待進程，線程池的這一資源處於等待。當一個新任務需要運行時，如果線程池 中有等待的工作線程，就可以開始運行了；否則進入等待隊列。
為什么要用線程池:
1.減少了創建和銷毀線程的次數，每個工作線程都可以被重復利用，可執行多個任務。
2.可以根據系統的承受能力，調整線程池中工作線線程的數目，防止因為消耗過多的內存，而把服務器累趴下(每個線程需要大約1MB內存，線程開的越多，消耗的內存也就越大，最后死機)。
Java里面線程池的頂級接口是Executor，但是嚴格意義上講Executor並不是一個線程池，而只是一個執行線程的工具。真正的線程池接口是ExecutorService。
比較重要的幾個類：
| ExecutorService |
真正的線程池接口。 |
| ScheduledExecutorService |
能和Timer/TimerTask類似，解決那些需要任務重復執行的問題。 |
| ThreadPoolExecutor |
ExecutorService的默認實現。 |
| ScheduledThreadPoolExecutor |
繼承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口實現，周期性任務調度的類實現。 |
要配置一個線程池是比較復雜的，尤其是對於線程池的原理不是很清楚的情況下，很有可能配置的線程池不是較優的，因此在Executors類里面提供了一些靜態工廠，生成一些常用的線程池。
1. newSingleThreadExecutor
創建一個單線程的線程池。這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當於單線程串行執行所有任務。如果這個唯一的線程因為異常結束，那么會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。
2.newFixedThreadPool
創建固定大小的線程池。每次提交一個任務就創建一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因為執行異常而結束，那么線程池會補充一個新線程。
3. newCachedThreadPool
創建一個可緩存的線程池。如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，
那么就會回收部分空閑（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴於操作系統（或者說JVM）能夠創建的最大線程大小。
4.newScheduledThreadPool
創建一個大小無限的線程池。此線程池支持定時以及周期性執行任務的需求。
無論創建那種線程池 必須要調用ThreadPoolExecutor
線程池類為 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor，常用構造方法為：
ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
long keepAliveTime, TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue,
RejectedExecutionHandler handler)
corePoolSize： 線程池維護線程的最少數量
maximumPoolSize：線程池維護線程的最大數量
keepAliveTime： 線程池維護線程所允許的空閑時間
unit： 線程池維護線程所允許的空閑時間的單位
workQueue： 線程池所使用的緩沖隊列
handler： 線程池對拒絕任務的處理策略
一個任務通過 execute(Runnable)方法被添加到線程池，任務就是一個 Runnable類型的對象，任務的執行方法就是 Runnable類型對象的run()方法。
當一個任務通過execute(Runnable)方法欲添加到線程池時：
如果此時線程池中的數量小於corePoolSize，即使線程池中的線程都處於空閑狀態，也要創建新的線程來處理被添加的任務。
如果此時線程池中的數量等於 corePoolSize，但是緩沖隊列 workQueue未滿，那么任務被放入緩沖隊列。
如果此時線程池中的數量大於corePoolSize，緩沖隊列workQueue滿，並且線程池中的數量小於maximumPoolSize，建新的線程來處理被添加的任務。
如果此時線程池中的數量大於corePoolSize，緩沖隊列workQueue滿，並且線程池中的數量等於maximumPoolSize，那么通過 handler所指定的策略來處理此任務。
也就是：處理任務的優先級為：
核心線程corePoolSize、任務隊列workQueue、最大線程maximumPoolSize，如果三者都滿了，使用handler處理被拒絕的任務。
當線程池中的線程數量大於 corePoolSize時，如果某線程空閑時間超過keepAliveTime，線程將被終止。這樣，線程池可以動態的調整池中的線程數。
unit可選的參數為java.util.concurrent.TimeUnit中的幾個靜態屬性：
NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS。
workQueue我常用的是：java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue
handler有四個選擇：
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
拋出java.util.concurrent.RejectedExecutionException異常
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
重試添加當前的任務，他會自動重復調用execute()方法
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
拋棄舊的任務
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()
拋棄當前的任務
當然也可以根據應用場景實現RejectedExecutionHandler接口，自定義飽和策略，如記錄日志或持久化存儲不能處理的任務。
Executor 可 以 創 建 3 種 類 型 的 ThreadPoolExecutor 線 程 池：
1. FixedThreadPool
創建固定長度的線程池，每次提交任務創建一個線程，直到達到線程池的最大數量，線程池的大小不再變化。
這個線程池可以創建固定線程數的線程池。特點就是可以重用固定數量線程的線程池。它的構造源碼如下：
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1
2
3
4
5
|
public
static
ExecutorService newFixedThreadPool(
int
nThreads) {
return
new
ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L,
TimeUnit.MILLISECONDS,
new
LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
|
- FixedThreadPool的corePoolSize和maxiumPoolSize都被設置為創建FixedThreadPool時指定的參數nThreads。
- 0L則表示當線程池中的線程數量操作核心線程的數量時，多余的線程將被立即停止
- 最后一個參數表示FixedThreadPool使用了無界隊列LinkedBlockingQueue作為線程池的做工隊列，由於是無界的，當線程池的線程數達到corePoolSize后，新任務將在無界隊列中等待，因此線程池的線程數量不會超過corePoolSize，同時maxiumPoolSize也就變成了一個無效的參數，並且運行中的線程池並不會拒絕任務。
FixedThreadPool運行圖如下
執行過程如下：
1.如果當前工作中的線程數量少於corePool的數量，就創建新的線程來執行任務。
2.當線程池的工作中的線程數量達到了corePool，則將任務加入LinkedBlockingQueue。
3.線程執行完1中的任務后會從隊列中去任務。
注意LinkedBlockingQueue是無界隊列，所以可以一直添加新任務到線程池。
2. SingleThreadExecutor
SingleThreadExecutor是使用單個worker線程的Executor。特點是使用單個工作線程執行任務。它的構造源碼如下：
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1
2
3
4
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6
|
public
static
ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return
new
FinalizableDelegatedExecutorService
(
new
ThreadPoolExecutor(
1
,
1
,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new
LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
|
執行過程如下：
1.如果當前工作中的線程數量少於corePool的數量，就創建一個新的線程來執行任務。
2.當線程池的工作中的線程數量達到了corePool，則將任務加入LinkedBlockingQueue。
3.線程執行完1中的任務后會從隊列中去任務。
注意：由於在線程池中只有一個工作線程，所以任務可以按照添加順序執行。
3. CachedThreadPool
CachedThreadPool是一個”無限“容量的線程池，它會根據需要創建新線程。特點是可以根據需要來創建新的線程執行任務，沒有特定的corePool。下面是它的構造方法：
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1
2
3
4
5
|
public
static
ExecutorService newCachedThreadPool() {
return
new
ThreadPoolExecutor(
0
, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new
SynchronousQueue<Runnable>());
}
|
1.首先執行SynchronousQueue.offer(Runnable task)。如果在當前的線程池中有空閑的線程正在執行SynchronousQueue.poll()，那么主線程執行的offer操作與空閑線程執行的poll操作配對成功，主線程把任務交給空閑線程執行。，execute()方法執行成功，否則執行步驟2
2.當線程池為空(初始maximumPool為空)或沒有空閑線程時，配對失敗，將沒有線程執行SynchronousQueue.poll操作。這種情況下，線程池會創建一個新的線程執行任務。
3.在創建完新的線程以后，將會執行poll操作。當步驟2的線程執行完成后，將等待60秒，如果此時主線程提交了一個新任務，那么這個空閑線程將執行新任務，否則被回收。因此長時間不提交任務的CachedThreadPool不會占用系統資源。
SynchronousQueue是一個不存儲元素阻塞隊列，每次要進行offer操作時必須等待poll操作，否則不能繼續添加元素。
最后 來個各種阻塞隊列的說明和比較：
Java並發包中的阻塞隊列一共7個，當然他們都是線程安全的。
ArrayBlockingQueue：一個由數組結構組成的有界阻塞隊列。
LinkedBlockingQueue：一個由鏈表結構組成的有界阻塞隊列。
PriorityBlockingQueue：一個支持優先級排序的無界阻塞隊列。
DealyQueue：一個使用優先級隊列實現的無界阻塞隊列。
SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。
LinkedTransferQueue：一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列。
LinkedBlockingDeque：一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。