Java中常用的四种线程池

 2022-09-14
原文地址:https://cloud.tencent.com/developer/article/1985646

在Java中使用线程池,可以用ThreadPoolExecutor的构造函数直接创建出线程池实例,如何使用参见之前的文章Java线程池构造参数详解。不过,在Executors类中,为我们提供了常用线程池的创建方法。接下来我们就来了解常用的四种:

newFixedThreadPool

首先,看一下这种线程池的创建方法:

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

从构造方法可以看出,它创建了一个固定大小的线程池,每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大值nThreads。线程池的大小一旦达到最大值后,再有新的任务提交时则放入无界阻塞队列中,等到有线程空闲时,再从队列中取出任务继续执行。 那么,如何使用newFixedThreadPool呢?我们来举个例子:

    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("运行时间: " +
                                    sdf.format(new Date()) + " " + index);
                                Thread.sleep(2000);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    });
            }
    
            fixedThreadPool.shutdown(); 
        }
    }

上面的例子中创建了一个固定大小为3的线程池,然后在线程池提交了5个任务。在提交第4个任务时,因为线程池的大小已经达到了3并且前3个任务在运行中,所以第4个任务被放入了队列,等待有空闲的线程时再被运行。运行结果如下(注意前3个任务和后2个任务的运行时间):

    运行时间: 08:09:02 1
    运行时间: 08:09:02 2
    运行时间: 08:09:02 0
    运行时间: 08:09:04 4
    运行时间: 08:09:04 3

newCachedThreadPool

首先,看一下这种线程池的创建方法:

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

从构造方法可以看出,它创建了一个可缓存的线程池。当有新的任务提交时,有空闲线程则直接处理任务,没有空闲线程则创建新的线程处理任务,队列中不储存任务。线程池不对线程池大小做限制,线程池大小完全依赖于操作系统(或者说JVM)能够创建的最大线程大小。如果线程空闲时间超过了60秒就会被回收。 那么,如何使用newCachedThreadPool呢?我们来举个例子:

    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("运行时间: " +
                                    sdf.format(new Date()) + " " + index);
                                Thread.sleep(2000);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    });
            }
    
            cachedThreadPool.shutdown();
        }
    }

因为这种线程有新的任务提交,就会创建新的线程(线程池中没有空闲线程时),不需要等待,所以提交的5个任务的运行时间是一样的,运行结果如下:

    运行时间: 08:45:18 2
    运行时间: 08:45:18 1
    运行时间: 08:45:18 3
    运行时间: 08:45:18 4
    运行时间: 08:45:18 0

newSingleThreadExecutor

首先,看一下这种线程池的创建方法:

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

从构造方法可以看出,它创建了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执行。 那么,如何使用newSingleThreadExecutor呢?我们来举个例子:

    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("运行时间: " +
                                    sdf.format(new Date()) + " " + index);
                                Thread.sleep(2000);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    });
            }
    
            singleThreadExecutor.shutdown();
        }
    }

因为该线程池类似于单线程执行,所以先执行完前一个任务后,再顺序执行下一个任务, 运行结果如下:

    运行时间: 08:54:17 0
    运行时间: 08:54:19 1
    运行时间: 08:54:21 2
    运行时间: 08:54:23 3
    运行时间: 08:54:25 4

有的同学可能会质疑:既然类似于单线程执行,那么这种线程池还有存在的必要吗?这里的单线程执行指的是线程池内部,从线程池外的角度看,主线程在提交任务到线程池时并没有阻塞,仍然是异步的。

newScheduledThreadPool

这个方法创建了一个固定大小的线程池,支持定时及周期性任务执行。 首先看一下定时执行的例子:

    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("提交时间: " + sdf.format(new Date()));
            scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("运行时间: " + sdf.format(new Date()));
                    }
                }, 3, TimeUnit.SECONDS);
            scheduledThreadPool.shutdown();
        }
    }

使用该线程池的schedule方法,延迟3秒钟后执行任务,运行结果如下:

    提交时间: 09:11:39
    运行时间: 09:11:42

再看一下周期执行的例子:

    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("提交时间: " + sdf.format(new Date()));
            scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("运行时间: " + sdf.format(new Date()));
                    }
                }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
            Thread.sleep(10000);
            scheduledThreadPool.shutdown();
        }
    }

使用该线程池的scheduleAtFixedRate方法,延迟1秒钟后每隔3秒执行一次任务,运行结果如下:

    提交时间: 09:23:20
    运行时间: 09:23:21
    运行时间: 09:23:24
    运行时间: 09:23:27