一. 線程池簡介
1. 線程池的概念：
線程池就是首先創建一些線程，它們的集合稱為線程池。使用線程池可以很好地提高性能，線程池在系統啟動時即創建大量空閑的線程，程序將一個任務傳給線程池，線程池就會啟動一條線程來執行這個任務，執行結束以后，該線程並不會死亡，而是再次返回線程池中成為空閑狀態，等待執行下一個任務。
2. 線程池的工作機制
2.1 在線程池的編程模式下，任務是提交給整個線程池，而不是直接提交給某個線程，線程池在拿到任務后，就在內部尋找是否有空閑的線程，如果有，則將任務交給某個空閑的線程。
2.1 一個線程同時只能執行一個任務，但可以同時向一個線程池提交多個任務。
3. 使用線程池的原因：
多線程運行時間，系統不斷的啟動和關閉新線程，成本非常高，會過渡消耗系統資源，以及過渡切換線程的危險，從而可能導致系統資源的崩潰。這時，線程池就是最好的選擇了。
二. 四種常見的線程池詳解
1. 線程池的返回值ExecutorService簡介：
ExecutorService是Java提供的用於管理線程池的類。該類的兩個作用：控制線程數量和重用線程
2. 具體的4種常用的線程池實現如下：（返回值都是ExecutorService）
2.1 Executors.newCacheThreadPool()：可緩存線程池，先查看池中有沒有以前建立的線程，如果有，就直接使用。如果沒有，就建一個新的線程加入池中，緩存型池子通常用於執行一些生存期很短的異步型任務
示例代碼：
package com.mianshi.test; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class NewCachedThreadPoolTest { public static void main(String[] args) { // 創建一個可緩存線程池 ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 10; i++) { try { // sleep可明顯看到使用的是線程池里面以前的線程，沒有創建新的線程 Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } cachedThreadPool.execute(new Runnable() { public void run() { // 打印正在執行的緩存線程信息 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在被執行"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } } }
1 package com.study.test;
2
3 import java.util.concurrent.ExecutorService;
4 import java.util.concurrent.Executors;
5
6 public class ThreadPoolExecutorTest {
7 public static void main(String[] args) {
8 //創建一個可緩存線程池
9 ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
10 for (int i = 0; i < 10; i++) {
11 try {
12 //sleep可明顯看到使用的是線程池里面以前的線程，沒有創建新的線程
13 Thread.sleep(1000);
14 } catch (InterruptedException e) {
15 e.printStackTrace();
16 }
17 cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
18 public void run() {
19 //打印正在執行的緩存線程信息
20 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行");
21 }
22 });
23 }
24 }
25 }
輸出結果：
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
線程池為無限大，當執行當前任務時上一個任務已經完成，會復用執行上一個任務的線程，而不用每次新建線程
2.2 Executors.newFixedThreadPool(int n)：創建一個可重用固定個數的線程池，以共享的無界隊列方式來運行這些線程。
示例代碼：
package com.mianshi.test; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class NewFixedThreadPoolTest { public static void main(String[] args) { // 創建一個可重用固定個數的線程池 ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3); for (int i = 0; i < 10; i++) { fixedThreadPool.execute(new Runnable() { public void run() { try { // 打印正在執行的緩存線程信息 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在被執行"); Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } } }
1 package com.study.test;
2
3 import java.util.concurrent.ExecutorService;
4 import java.util.concurrent.Executors;
5
6 public class ThreadPoolExecutorTest {
7 public static void main(String[] args) {
8 //創建一個可重用固定個數的線程池
9 ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
10 for (int i = 0; i < 10; i++) {
11 fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
12 public void run() {
13 try {
14 //打印正在執行的緩存線程信息
15 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行");
16 Thread.sleep(2000);
17 } catch (InterruptedException e) {
18 e.printStackTrace();
19 }
20 }
21 });
22 }
23 }
24 }
輸出結果：
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
因為線程池大小為3，每個任務輸出打印結果后sleep 2秒，所以每兩秒打印3個結果。
定長線程池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()
2.3 Executors.newScheduledThreadPool(int n)：創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行
延遲執行示例代碼：
package com.mianshi.test; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class NewScheduledThreadPoolTest { public static void main(String[] args) { //創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行——延遲執行 ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); //延遲1秒執行 /*scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() { public void run() { System.out.println("延遲1秒執行"); } }, 1, TimeUnit.SECONDS);*/ //延遲1秒后每3秒執行一次 scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { public void run() { System.out.println("延遲1秒后每3秒執行一次"); } }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); } }
1 package com.study.test;
2
3 import java.util.concurrent.Executors;
4 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
5 import java.util.concurrent.TimeUnit;
6
7 public class ThreadPoolExecutorTest {
8 public static void main(String[] args) {
9 //創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行——延遲執行
10 ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
11 //延遲1秒執行
12 scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
13 public void run() {
14 System.out.println("延遲1秒執行");
15 }
16 }, 1, TimeUnit.SECONDS);
17 }
18 }
輸出結果：延遲1秒執行
定期執行示例代碼：
1 package com.study.test;
2
3 import java.util.concurrent.Executors;
4 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
5 import java.util.concurrent.TimeUnit;
6
7 public class ThreadPoolExecutorTest {
8 public static void main(String[] args) {
9 //創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行——定期執行
10 ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
11 //延遲1秒后每3秒執行一次
12 scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
13 public void run() {
14 System.out.println("延遲1秒后每3秒執行一次");
15 }
16 }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
17 }
18 }
輸出結果：
延遲1秒后每3秒執行一次
延遲1秒后每3秒執行一次
.............
2.4 Executors.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：
package com.mianshi.test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class NewSingleThreadExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
//創建一個單線程化的線程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
//結果依次輸出，相當於順序執行各個任務
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行,打印的值是:"+index);
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
}
1 package com.study.test;
2
3 import java.util.concurrent.ExecutorService;
4 import java.util.concurrent.Executors;
5
6 public class TestThreadPoolExecutor {
7 public static void main(String[] args) {
8 //創建一個單線程化的線程池
9 ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
10 for (int i = 0; i < 10; i++) {
11 final int index = i;
12 singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
13 public void run() {
14 try {
15 //結果依次輸出，相當於順序執行各個任務
16 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行,打印的值是:"+index);
17 Thread.sleep(1000);
18 } catch (InterruptedException e) {
19 e.printStackTrace();
20 }
21 }
22 });
23 }
24 }
25 }
輸出結果：
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:0
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:1
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:2
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:3
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:4
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:5
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:6
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:7
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:8
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:9
三. 緩沖隊列BlockingQueue和自定義線程池ThreadPoolExecutor
1. 緩沖隊列BlockingQueue簡介：
BlockingQueue是雙緩沖隊列。BlockingQueue內部使用兩條隊列，允許兩個線程同時向隊列一個存儲，一個取出操作。在保證並發安全的同時，提高了隊列的存取效率。
2. 常用的幾種BlockingQueue：
-
ArrayBlockingQueue（int i）:規定大小的BlockingQueue，其構造必須指定大小。其所含的對象是FIFO順序排序的。
-
LinkedBlockingQueue（）或者（int i）:大小不固定的BlockingQueue，若其構造時指定大小，生成的BlockingQueue有大小限制，不指定大小，其大小有Integer.MAX_VALUE來決定。其所含的對象是FIFO順序排序的。
-
PriorityBlockingQueue（）或者（int i）:類似於LinkedBlockingQueue，但是其所含對象的排序不是FIFO，而是依據對象的自然順序或者構造函數的Comparator決定。
-
SynchronizedQueue（）:特殊的BlockingQueue，對其的操作必須是放和取交替完成。
3. 自定義線程池（ThreadPoolExecutor和BlockingQueue連用）：
自定義線程池，可以用ThreadPoolExecutor類創建，它有多個構造方法來創建線程池。
常見的構造函數：ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)
示例代碼：
package com.mianshi.test; import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class ZiDingYiThreadPoolExecutor { public static class TempThread implements Runnable { @Override public void run() { // 打印正在執行的緩存線程信息 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在被執行"); try { // sleep一秒保證3個任務在分別在3個線程上執行 Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) { // 創建數組型緩沖等待隊列 BlockingQueue<Runnable> bq = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10); // ThreadPoolExecutor:創建自定義線程池，池中保存的線程數為3，允許最大的線程數為6 ThreadPoolExecutor tpe = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 50, TimeUnit.MILLISECONDS, bq); // 創建3個任務 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個任務在分別在3個線程上執行 tpe.execute(t1); tpe.execute(t2); tpe.execute(t3); tpe.execute(t4); tpe.execute(t5); tpe.execute(t6); // 關閉自定義線程池 tpe.shutdown(); } }
1 package com.study.test;
2
3 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
4 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
5 import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
6 import java.util.concurrent.TimeUnit;
7
8 class TempThread implements Runnable {
9
10 @Override
11 public void run() {
12 // 打印正在執行的緩存線程信息
13 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在被執行");
14 try {
15 // sleep一秒保證3個任務在分別在3個線程上執行
16 Thread.sleep(1000);
17 } catch (InterruptedException e) {
18 e.printStackTrace();
19 }
20 }
21
22 }
23
24 public class TestThreadPoolExecutor {
25 public static void main(String[] args) {
26 // 創建數組型緩沖等待隊列
27 BlockingQueue<Runnable> bq = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10);
28 // ThreadPoolExecutor:創建自定義線程池，池中保存的線程數為3，允許最大的線程數為6
29 ThreadPoolExecutor tpe = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 50, TimeUnit.MILLISECONDS, bq);
30
31 // 創建3個任務
32 Runnable t1 = new TempThread();
33 Runnable t2 = new TempThread();
34 Runnable t3 = new TempThread();
35 // Runnable t4 = new TempThread();
36 // Runnable t5 = new TempThread();
37 // Runnable t6 = new TempThread();
38
39 // 3個任務在分別在3個線程上執行
40 tpe.execute(t1);
41 tpe.execute(t2);
42 tpe.execute(t3);
43 // tpe.execute(t4);
44 // tpe.execute(t5);
45 // tpe.execute(t6);
46
47 // 關閉自定義線程池
48 tpe.shutdown();
49 }
50 }
輸出結果：
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行