多线程之线程池
前言:
- 系统启动一个新线程的成本是比较高的,因为它涉及与操作系统交互。在这种情形下,使用线程池可以很好地提高性能,尤其是当程序中需要创建大量生存期很短暂的线程时,更应该考虑使用线程池。
- 与数据库连接池类似的是,线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程,程序将一个Runnable对象或Callable对象传给线程池时,线程池就会启动一个线程来执行它们的run()或者call()方法;当run()或者call()方法执行结束后,该线程并不会死亡,而是再次返回到线程池中成为空闲状态,等待执行下一个Runnable对象的run()方法或Callable对象的call()方法。
- 除此之外,使用线程池可以有效地控制系统中并发线程的数量,当系统中包含大量并发线程时,会占用大量系统资源,导致系统性能急剧下降,甚至导致JVM崩溃,而线程池的最大线程数参数可以控制系统中并发线程数不超过次数。
Java 5新增了一个Executors工厂类来生产线程池,该工厂类包含如下几个静态工厂方法来创建线程池:
newCachedThreadPool():创建一个具有缓存功能的线程池,系统根据需要创建线程,这些线程将会被缓存在线程池中
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
2,newFixedThreadPool(int nThreads) : 创建一个可重用的,具有固定线程池数的线程池。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
3,newSingleThreadExecutor() : 创建一个只有单线程的线程池,它相当于调用newFixedThreadPool()方法时传入参数为1。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
4,newScheduledThreadPool(int corePoolSize) : 创建具有指定线程数的线程池,它可以在指定延迟后执行线程任务。corePoolSize指池中所保存的线程数,即使线程是空闲的也被保存在线程池内。
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
5,newSingleThreadScheduledExecutor() : 创建只有一个线程的线程池,它可以在指定延迟后执行线程任务。
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
return new DelegatedScheduledExecutorService
(new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}
6,newWorkStealingPool(int parallelism) : 创建持有足够的线程的线程池来支持给定的并行级别,该方法还会使用多个队列来减少竞争。
public static ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) {
return new ForkJoinPool
(parallelism,
ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
null, true);
}
7,newWorkStealingPool(): 该方法是前一个方法的简化版本,如果当前机器有4个CPU,则目标并行级别被设置为4,也就是相当于为前一个方法传入4作为参数。
public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
return new ForkJoinPool
(Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
null, true);
}
小结:
- 上面7个方法,前三个返回一个ExecutorService对象,该对象改变一个线程池,它可以执行Runnable对象或Callable对象代表的线程;第4和5个方法返回一个ScheduledExecutorService线程池,他是ExecutorService的子类,它可以在指定延迟后执行线程任务;最后2个方法时Java 8新增的,这两个方法可充分利用多CPU的并行能力。这两个方法生成的work stealing池,都相当于后台线程池,如果所有的前台线程都死亡了,work Stealing池中的线程会自动死亡。
- ExecutorService代表尽快执行线程的线程池,程序只要将一个Runnable对象或Callable对象提交给该线程池,该线程池就会尽快执行该任务。
ScheduledExecutorService代表可在指定延迟后或周期性的执行线程任务的线程池,它有如下4个方法:
package java.util.concurrent;
public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService {
//1,指定runnable任务将在delay延迟后执行
ScheduledFuture<?> schedule(Runnable var1, long delay, TimeUnit var4);
//2,指定callable任务将在delay延迟后执行
<V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> var1, long delay, TimeUnit var4);
//3,指定command任务将在delay延迟后执行,而且以设定的频率重复执行;如果此任务的任何一个执行要花费比其周期更长的时间,则将推迟后续执行,但不会同时执行。
ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long delay, long var4, TimeUnit var6);
//4,指定command任务在给定初始延迟后首次启用的定期操作,随后,在每一次执行终止和下一次执行开始之间都存在给定的延迟。如果任务的任一执行遇到异常,就会取消后续执行。否则,只能通过执行程序的取消或终止方法来终止该任务。
ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long delay, long var4, TimeUnit var6);
}
用完一个线程池后,应该调用该线程池的shutdown()方法,该方法将启动线程池的关闭序列,调用shutdown()方法后的线程池不会再接受新的任务,但会将以前所有已提交的任务执行完毕;当线程池中的所有任务都执行完毕后,池中的所有线程都会死亡。
上述4个方法的演示代码如下:
schedule方法的演示:
package com.dalingjia.threadpool;
import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ScheduledThreadPoolExcutorTest {
private static ScheduledThreadPoolExecutor stpe = null;
private static int index = 0;
private static String getTime(){
DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
return df.format(new Date());
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(getTime());
//构造一个ScheduledThreadPoolExecutor对象,并且设置它的容量为5个
stpe = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);
//隔2秒后执行一次,但只会执行一次;此时线程池不会关闭
stpe.schedule(() -> {
index++;
System.out.println(getTime() + "*********" + index);
if (index >= 10){
stpe.shutdown();
if (stpe.isShutdown()){
System.out.println("停止了!!!");
}
}
}, 2, TimeUnit.SECONDS);
}
}
scheduleAtFixedRate方法演示: 创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作,后续操作具有给定的周期;也就是将在 initialDelay 后开始执行,然后在 initialDelay+period 后执行,接着在 initialDelay + 2 * period 后执行,依此类推。如果任务的任何一个执行遇到异常,则后续执行都会被取消。否则,只能通过执行程序的取消或终止方法来终止该任务。如果此任务的任何一个执行要花费比其周期更长的时间,则将推迟后续执行,但不会同时执行
package com.dalingjia.threadpool;
import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ScheduledThreadPoolExcutorTest {
private static ScheduledThreadPoolExecutor stpe = null;
private static int index = 0;
private static String getTime(){
DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
return df.format(new Date());
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(getTime());
//构造一个ScheduledThreadPoolExecutor对象,并且设置它的容量为5个
stpe = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);
//2秒后开始执行,并以1秒的频率重复执行
stpe.scheduleAtFixedRate(() -> {
index++;
System.out.println(getTime() + "*********" + index);
try {
//如果此任务的任何一个执行要花费比其周期更长的时间,则将 推迟后续执行,但不会同时执行;所以下次执行要等3秒
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (index >= 10){
stpe.shutdown();
if (stpe.isShutdown()){
System.out.println("停止了!!!");
}
}
}, 2, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}
scheduleWithFixedDelay方法演示:
package com.dalingjia.threadpool;
import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ScheduledThreadPoolExcutorTest {
private static ScheduledThreadPoolExecutor stpe = null;
private static int index = 0;
private static String getTime(){
DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
return df.format(new Date());
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(getTime());
//构造一个ScheduledThreadPoolExecutor对象,并且设置它的容量为5个
stpe = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);
//隔3秒后开始执行任务,随后,在每一次执行终止后,隔1秒开始下一次执行
stpe.scheduleWithFixedDelay(() -> {
index++;
System.out.println(getTime() + "\t" + index);
try {
//验证执行终止后,隔一秒开始下一次执行
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (index >= 10){
//启动线程池的关闭序列
stpe.shutdown();
if (stpe.isShutdown()){
System.out.println("停止了!!!");
}
}
} ,3, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}
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