Java中常用的四種線程池

在Java中使用線程池，可以用ThreadPoolExecutor的構造函數直接創建出線程池實例，如何使用參見之前的文章Java線程池構造參數詳解。不過，在Executors類中，為我們提供了常用線程池的創建方法。接下來我們就來了解常用的四種：

newFixedThreadPool

首先，看一下這種線程池的創建方法：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

從構造方法可以看出，它創建了一個固定大小的線程池，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值nThreads。線程池的大小一旦達到最大值后，再有新的任務提交時則放入無界阻塞隊列中，等到有線程空閑時，再從隊列中取出任務繼續執行。
那么，如何使用newFixedThreadPool呢？我們來舉個例子：

public class OneMoreStudy {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            final int index = i;
            fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(
                                    "HH:mm:ss");
                            System.out.println("運行時間: " +
                                sdf.format(new Date()) + " " + index);
                            Thread.sleep(2000);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                });
        }

        fixedThreadPool.shutdown(); 
    }
}

上面的例子中創建了一個固定大小為3的線程池，然后在線程池提交了5個任務。在提交第4個任務時，因為線程池的大小已經達到了3並且前3個任務在運行中，所以第4個任務被放入了隊列，等待有空閑的線程時再被運行。運行結果如下（注意前3個任務和后2個任務的運行時間）：

運行時間: 08:09:02 1
運行時間: 08:09:02 2
運行時間: 08:09:02 0
運行時間: 08:09:04 4
運行時間: 08:09:04 3

newCachedThreadPool

首先，看一下這種線程池的創建方法：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

從構造方法可以看出，它創建了一個可緩存的線程池。當有新的任務提交時，有空閑線程則直接處理任務，沒有空閑線程則創建新的線程處理任務，隊列中不儲存任務。線程池不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。如果線程空閑時間超過了60秒就會被回收。
那么，如何使用newCachedThreadPool呢？我們來舉個例子：

public class OneMoreStudy {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            final int index = i;
            cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(
                                    "HH:mm:ss");
                            System.out.println("運行時間: " +
                                sdf.format(new Date()) + " " + index);
                            Thread.sleep(2000);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                });
        }

        cachedThreadPool.shutdown();
    }
}

因為這種線程有新的任務提交，就會創建新的線程（線程池中沒有空閑線程時），不需要等待，所以提交的5個任務的運行時間是一樣的，運行結果如下：

運行時間: 08:45:18 2
運行時間: 08:45:18 1
運行時間: 08:45:18 3
運行時間: 08:45:18 4
運行時間: 08:45:18 0

newSingleThreadExecutor

首先，看一下這種線程池的創建方法：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

從構造方法可以看出，它創建了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執行。
那么，如何使用newSingleThreadExecutor呢？我們來舉個例子：

public class OneMoreStudy {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            final int index = i;
            singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(
                                    "HH:mm:ss");
                            System.out.println("運行時間: " +
                                sdf.format(new Date()) + " " + index);
                            Thread.sleep(2000);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                });
        }

        singleThreadExecutor.shutdown();
    }
}

因為該線程池類似於單線程執行，所以先執行完前一個任務后，再順序執行下一個任務，
運行結果如下：

運行時間: 08:54:17 0
運行時間: 08:54:19 1
運行時間: 08:54:21 2
運行時間: 08:54:23 3
運行時間: 08:54:25 4

有的同學可能會質疑：既然類似於單線程執行，那么這種線程池還有存在的必要嗎？這里的單線程執行指的是線程池內部，從線程池外的角度看，主線程在提交任務到線程池時並沒有阻塞，仍然是異步的。

newScheduledThreadPool

這個方法創建了一個固定大小的線程池，支持定時及周期性任務執行。
首先看一下定時執行的例子：

public class OneMoreStudy {
    public static void main(String[] args) {
        final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        System.out.println("提交時間: " + sdf.format(new Date()));
        scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("運行時間: " + sdf.format(new Date()));
                }
            }, 3, TimeUnit.SECONDS);
        scheduledThreadPool.shutdown();
    }
}

使用該線程池的schedule方法，延遲3秒鍾后執行任務，運行結果如下：

提交時間: 09:11:39
運行時間: 09:11:42

再看一下周期執行的例子：

public class OneMoreStudy {
    public static void main(String[] args) {
        final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        System.out.println("提交時間: " + sdf.format(new Date()));
        scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("運行時間: " + sdf.format(new Date()));
                }
            }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
        Thread.sleep(10000);
        scheduledThreadPool.shutdown();
    }
}

使用該線程池的scheduleAtFixedRate方法，延遲1秒鍾后每隔3秒執行一次任務，運行結果如下：

提交時間: 09:23:20
運行時間: 09:23:21
運行時間: 09:23:24
運行時間: 09:23:27