ExecutorService线程池的介绍和使用

一. 线程池

我们之前使用线程的时候都是使用new Thread来进行线程的创建，但是这样会有一些问题。如：

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a. 每次new Thread新建对象性能差。
b. 线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致死机或oom。
c. 缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。

相比new Thread，Java提供的四种线程池的好处在于：

a. 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。
b. 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
c. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

二. 线程池的体系结构

java.util.concurrent.Executor 负责线程的使用和调度的根接口
        |--ExecutorService 子接口： 线程池的主要接口
                |--ThreadPoolExecutor 线程池的实现类
                |--ScheduledExceutorService 子接口： 负责线程的调度
                    |--ScheduledThreadPoolExecutor : 继承ThreadPoolExecutor，实现了ScheduledExecutorService

三. 工具类：Executors

ExecutorService newFixedThreadPool() : 创建固定大小的线程池
ExecutorService newCachedThreadPool() : 缓存线程池，线程池的数量不固定，可以根据需求自动的更改数量。
ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 创建单个线程池。线程池中只有一个线程
ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 创建固定大小的线程，可以延迟或定时的执行任务

四. 举例

1. newCachedThreadPool

创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

/**
 * 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
 * 线程池为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。
 *
 * @throws InterruptedException
 */
public static void cachedThreadPool() throws InterruptedException {
    ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;

        // 加上这一行代码，让前面的线程执行完成，可以看出，一直用的都是同一个线程，没有新建
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        cachedThreadPool.execute(() - > {
            System.out.println(Thread.currentThread() + "====" + index);
        });
    }
}

加上TimeUnit.SECONDS.sleep(1);执行结果：
一直复用的是同一个线程

Thread[pool-1-thread-1,5,main]====0
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====1
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====2
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====3
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====4
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====5
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====6
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====7
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====8
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====9

去掉TimeUnit.SECONDS.sleep(1);执行结果：
创建了10个不同的线程

 Thread[pool-1-thread-1,5,main]====0
Thread[pool-1-thread-2,5,main]====1
Thread[pool-1-thread-3,5,main]====2
Thread[pool-1-thread-4,5,main]====3
Thread[pool-1-thread-5,5,main]====4
Thread[pool-1-thread-6,5,main]====5
Thread[pool-1-thread-7,5,main]====6
Thread[pool-1-thread-9,5,main]====8
Thread[pool-1-thread-8,5,main]====7
Thread[pool-1-thread-10,5,main]====9

2. newFixedThreadPool

创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

/**
 * 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
 * 本例中，因为线程池大小为3，每个任务输出index后sleep 2秒，所以每两秒打印3个数字。
 */
public static void fixedThreadPool() {
    ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        fixedThreadPool.execute(() - > {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch(InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread() + "====" + index);
        });
    }
}

执行结果：
因为线程池大小为3，只会创建3个线程，每个任务输出index后sleep 2秒，所以每两秒打印3个数字。

Thread[pool-1-thread-1,5,main]====0
Thread[pool-1-thread-3,5,main]====2
Thread[pool-1-thread-2,5,main]====1
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====3
Thread[pool-1-thread-3,5,main]====4
Thread[pool-1-thread-2,5,main]====5
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====6
Thread[pool-1-thread-3,5,main]====7
Thread[pool-1-thread-2,5,main]====8
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====9

3. newScheduledThreadPool

创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

/**
 * 创建一个定长线程池，延迟1秒，每隔1秒周期性任务执行
 */
public static void scheduledThreadPool() {
    ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
    scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(() - > {
        System.out.println("scheduledThreadPool执行中...");
    }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
}

执行结果：

scheduledThreadPool执行中...
scheduledThreadPool执行中...
......
scheduledThreadPool执行中...
scheduledThreadPool执行中...
......

4. newSingleThreadExecutor

创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

/**
 * 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行
 */
public static void singleThreadExecutor() {
    ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        singleThreadExecutor.execute(() - > {
            System.out.println(Thread.currentThread() + "====" + index);
        });
    }
}

执行结果：
只会创建一个线程

Thread[pool-1-thread-1,5,main]====0
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====1
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====2
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====3
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====4
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====5
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====6
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====7
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====8
Thread[pool-1-thread-1,5,main]====9

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