Java 多线程编程中线程池介绍

2020-05-07 0 By admin

一、线程池说明

线程池包含了若干个准备运行的空闲线程。

  1. 线程在程序运行时就开始创建,可以把创建的 Runnable 对象交给线程池中的线程运行;
  2. 运行完成后,如果没有其他任务,线程转入休眠状态,等有任务的时候再唤醒,
  3. 直到所有任务都执行结束再关闭线程池,从而减少了重复创建和销毁线程的开销。

1.1、线程池机制分离了任务的创建和执行

  1. 使用线程池执行器,仅需要实现 Runnable 对象,并将该对象交给执行器。
  2. 执行器会使用线程池中的线程执行,避免额外创建线程的开销。
  3. 线程池执行器起到了维护和管理线程的作用,从而将程序员从繁琐的线程管理任务中解放出来。

从 JDK1.5 开始,Java 并发库中引入了 Executor 框架。该框架包括接口 Executor 及其子接口 ExecutorService,以及实现了上面两个接口的类 ThreadPoolExecutor。

1.2、Java 线程池的好处

  1. 之前的程序中,线程的创建、运行、休眠和终止都是要手动完成的,如果需要创建的线程过多的话,这样就很麻烦了。
  2. 创建的线程数量过多或者太少,都不能很好的提高执行效率。
  3. 创建一个新的线程需要的代价很高,尤其是创建多个生命周期较短的线程时,程序执行的时间有可能浪费在线程的创建和注销上。

二、Java 线程池相关的接口和实现类

2.1、Executor 接口

Executor 接口的对象可以接受提交到线程池的 Runnable 任务。该接口实现了任务的提交和任务的执行分离。
该接口定义了一个 execute() 方法,形式如下:
void execute(Runnable command)
该方法用于异步地(在未来某个时间)执行给定的 Runnable 对象。
其使用方法如下:

Executor executor = ...;
executor.execute(new RunnableTask1());

可以看出,使用 executor 不用显式地创建线程,也不用显式地调用线程的 start() 方法。

2.2、ExecutorService 接口

ExecutorService 接口从父接口 Executor 继承,定义的形式如下:
public interface ExecutorService extends Executor
ExecutorService 接口提供了关闭线程池的 shutdown() 方法,关闭后的线程池将不再接受新的任务。

—————————
ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

  1. void execute(Runnable command) :执行任务/命令,没有返回值,一般用来执行Runnable
  2. Future submit(Callable task):执行任务,有返回值,一般又来执行Callable
  3. void shutdown():关闭连接池

2.3、ThreadPoolExecutor 类

ThreadPoolExecutor 类可以用来创建一个线程池,定义的形式如下:
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService
它有以下 4 个构造方法:

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue) {}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler) {}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory) {}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) {}

ThreadPoolExecutor 创建线程池执行逻辑

ThreadPoolExecutor 类的实例可以通过它的构造方法来创建,也可以通过工厂类 Executor 的相关方法来创建。
当创建了 ThreadPoolExecutor 对象后,就可以将 Runnable 和 Callable 对象交给该线程池运行。每一个 ThreadPoolExecutor 都维护了一些基本的统计信息,例如已完成的线程数。
ThreadPoolExecutor 类的常用方法:

  1. protected void afterExecute(Runnable r,Throwable t) : 在执行给定的 Runnable 对象 r 之后调用的方法。
  2. protected void beforeExecute(Thread t,Runnable r) : 在执行给定的 Runnable 对象 r 之前调用的方法。
  3. void execute(Runnable command) : 执行给定的 Runnable 对象。
  4. int getActiveCount() : 获的处于活动状态的线程数。
  5. int getMaximumPoolSize() : 获得线程池的最大容量。
  6. BlockingQueue<Runnable> getQueue() : 获得阻塞队列。
  7. boolean isShutdown() : 判断线程池是否关闭。
  8. void shutdown() : 关闭线程池。
  9. List<Runnable> shutdownNow() : 尝试停止所有处于活动状态的线程,返回等待执行的任务列表。

2.4、工厂类 Executors

Executors:工具类、线程池的工厂类,用于创建并返回不同类型的线程池

Executors 类提供了线程池创建的工厂方法:

  1. newFixedThreadPool() : 创建一个固定大小的线程池,空闲线程会一直保留。
  2. newSingleThreadExecutor() : 创建只有一个线程的线程池;显然,该线程池将顺序执行每个提交的任务。
  3. newCachedThreadPool() : 创建一个线程池,该线程池在需要时创建新的线程,而且会复用线程;适合执行生命周期短的异步任务。
  4. newSingleThreadScheduledExecutor() : 创建只有一个线程的线程池,可以在经过指定的时间间隔或周期性地执行。
  5. newScheduledThreadPool() : 创建一个线程池,可以在经过指定时间的时间间隔或周期性执行。

上面列出的方法均为静态方法,可以直接调用。