简谈Java中常用的四种线程池

2023-08-24 11:17:34

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***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
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