java并发编程--线程池初步

[coolxing按: 转载请注明作者和出处, 如有谬误, 欢迎在评论中指正.]

?

服务器应用程序经常需要处理执行时间很短而数目巨大的请求, 如果为每一个请求创建一个新的线程, 会导致一些问题的出现, 如:

1. 性能瓶颈. 线程的创建和销毁需要执行大量的后台操作, 如果单个请求的执行时间很短, 有可能花在创建和销毁线程上的时间大于真正执行请求的时间.

2. 可能会导致资源不足. 大量的并发请求意味着需要创建大量的线程, 过多的线程存在会吞噬大量的系统资源, 而且CPU需要在这些线程间不断切换, 这可能引发"切换过度"的问题.

为了适应上述场合, java在JDK1.5中引入了线程池的概念. 线程池中存放着一定数量的已创建好的线程, 当一个请求到来时, 只需从线程池中取出一个线程来执行请求, 请求完成后再将线程归还给线程池. 同时, 我们可以为线程池指定最大的线程数量, 当池中所有线程都处于活动状态下, 新的任务会排队等候, 直到之前的某个任务处理完成后, 新的任务才能得到处理. ?

?

创建线程池. java.util.concurrent.Executors类提供了多个静态方法用于创建线程池.

|--public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads): 创建一个可重用的固定线程数的线程池. 如果池中所有的nThreads个线程都处于活动状态时提交任务(任务通常是Runnable或Callable对象), 任务将在队列中等待, 直到池中出现可用线程.

|--public static ExecutorService newCachedThreadPool(): 调用此方法创建的线程池可根据需要自动调整池中线程的数量. 执行任务时将重用存在先前创建的线程(如果池中存在可用线程的话). 如果池中没有可用线程, 将创建一个新的线程, 并将其添加到池中. 池中的线程超过60秒未被使用就会被销毁, 因此长时间保持空闲的CachedThreadPool不会消耗额外的资源.

|--public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(): 创建一个单线程的Executor. 这个Executor保证按照任务提交的顺序依次执行任务.

|--public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize):?创建一个可重用的固定线程数的线程池.?ScheduledExecutorService是ExecutorService的子接口,?调用ScheduledExecutorService的相关方法, 可以延迟或定期执行任务.

以上静态方法均使用默认的ThreadFactory(即Executors.defaultThreadFactory()方法的返回值)创建线程, 如果想要指定ThreadFactory, 可调用他们的重载方法.通过指定ThreadFactory, 可以定制新建线程的名称, 线程组, 优先级, 守护线程状态等.

如果Executors提供的创建线程池的方法无法满足要求, 可以使用ThreadPoolExecutor类创建线程池.

?

提交任务. 所有的线程池都是ExecutorService及其子类的对象, 因此, 可以调用ExecutorService的相关方法提交任务.

|--void execute(Runnable command): 使用池中已存在的线程或新建一个线程执行command.?

?

public class ExecutorsDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println("----------------FixedThreadPool---------------------");ExecutorService fixedPool = getFixedThreadPool();executeThread(fixedPool);// 为了避免混淆, 需要等待executeThread(fixedPool)执行完成Thread.sleep(3000);System.out.println("----------------CashedThreadPool---------------------");ExecutorService cashedPool = getCashedThreadPool();executeThread(cashedPool);// 为了避免混淆, 需要等待executeThread(cashedPool)执行完成Thread.sleep(3000);System.out.println("----------------SingleThreadExecutor---------------------");ExecutorService singleExecutor = getSingleThreadExecutor();executeThread(singleExecutor);}// 只存在一个线程的线程池private static ExecutorService getSingleThreadExecutor() {return Executors.newSingleThreadExecutor();}// 创建一个根据需要自动调整大小的线程池private static ExecutorService getCashedThreadPool() {return Executors.newCachedThreadPool();}// 创建一个可重用的固定线程数的线程池private static ExecutorService getFixedThreadPool() {return Executors.newFixedThreadPool(2);}private static void executeThread(ExecutorService pool) {Thread t1 = new MyThread();Thread t2 = new MyThread();Thread t3 = new MyThread();Thread t4 = new MyThread();// 将Tread放入线程池中执行// MyThread类继承自Thread, 而Thread类实现了Runnable接口pool.execute(t1);pool.execute(t2);pool.execute(t3);pool.execute(t4);// 关闭线程池pool.shutdown();}private static final class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {super.run();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": is running!");}}}

?

程序的输出为:

?

----------------FixedThreadPool---------------------

pool-1-thread-1: is running!

pool-1-thread-2: is running!

pool-1-thread-2: is running!

pool-1-thread-1: is running!

----------------CashedThreadPool---------------------

pool-2-thread-1: is running!

pool-2-thread-2: is running!

pool-2-thread-4: is running!

pool-2-thread-3: is running!

----------------SingleThreadExecutor---------------------

pool-3-thread-1: is running!

pool-3-thread-1: is running!

pool-3-thread-1: is running!

pool-3-thread-1: is running!

?

?

|--Future<T> submit(Callable<T> task):?使用池中已存在的线程或新建一个线程执行task, 与execute()方法不同的是, 该方法会返回线程的执行结果. submit方法接受一个Callable<T>对象, Callable<T>接口是一个泛型接口, 实现Callable<T>接口需要重写其中的call()方法, call()方法将返回一个T对象. submit方法的返回值是Future<T>对象, 调用该对象的get()可以获得call()方法的返回值.

?

public class FutureDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);Future<Integer> intFuture = pool.submit(new IntegerCallable());                // get()方法将阻塞主线程, 直到IntegerCallable线程的call()运行结束并返回结果时为止.Integer returnInt = intFuture.get();System.out.println("返回值为" + returnInt);Future<Boolean> boolFuture = pool.submit(new BooleanCallable());Boolean returnBool = boolFuture.get();System.out.println("返回值为" + returnBool);pool.shutdown();}private final static class IntegerCallable implements Callable<Integer> {// call()方法的返回值类型由泛型决定  @Overridepublic Integer call() throws Exception {return 2;}}private final static class BooleanCallable implements Callable<Boolean> {@Overridepublic Boolean call() throws Exception {return true;}}}

程序的输出结果为:

返回值为2

返回值为true

|--List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks): 批量执行多个任务.

?

Future类. 如果需要获取线程的执行结果, 那么就会使用到Future. Future对象是一个指向异步执行结果的引用, 由于线程的异步特性, Future对象在其创建之初可能并不可用, 比如线程的call()方法尚未完成时. 可以调用Future对象的isDone()方法判断线程结果是否已经可用, 在线程结果返回之前调用Future对象的get()方法, 将导致阻塞.

?

关闭线程池. 使用完线程池后需要关闭它, 否则程序可能一直处于运行状态.?ExecutorService提供了2个方法用于关闭线程池:

|--void shutdown(): 关闭线程池,?不再接受新任务.?如果存在正在执行的任务, 则等待任务执行完成.

|--List<Runnable> shutdownNow(): 关闭线程池, 不再接受新任务. 尽力尝试停止正在执行的任务, 并返回正在等待的任务列表.

|--boolean isShutdown(): 判断线程池是否已经关闭.