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多线程编程-线程池

Original123
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发布于 2017/03/21 07:50
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Executor 框架简介

在 Java 5 之后,并发编程引入了一堆新的启动、调度和管理线程的API。Executor 框架便是 Java 5 中引入的,其内部使用了线程池机制,它在 java.util.cocurrent 包下,通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭,可以简化并发编程的操作。因此,在 Java 5之后,通过 Executor 来启动线程比使用 Thread 的 start 方法更好,除了更易管理,效率更好(用线程池实现,节约开销)外,还有关键的一点:有助于避免 this 逃逸问题——如果我们在构造器中启动一个线程,因为另一个任务可能会在构造器结束之前开始执行,此时可能会访问到初始化了一半的对象用 Executor 在构造器中。

Executor 框架包括:线程池,Executor,Executors,ExecutorService,CompletionService,Future,Callable 等。

Executor 接口中之定义了一个方法 execute(Runnable command),该方法接收一个 Runable 实例,它用来执行一个任务,任务即一个实现了 Runnable 接口的类。ExecutorService 接口继承自 Executor 接口,它提供了更丰富的实现多线程的方法,比如,ExecutorService 提供了关闭自己的方法,以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成 Future 的方法。 可以调用 ExecutorService 的 shutdown()方法来平滑地关闭 ExecutorService,调用该方法后,将导致 ExecutorService 停止接受任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成(已经提交的任务会分两类:一类是已经在执行的,另一类是还没有开始执行的),当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭 ExecutorService。因此我们一般用该接口来实现和管理多线程。

ExecutorService 的生命周期包括三种状态:运行、关闭、终止。创建后便进入运行状态,当调用了 shutdown()方法时,便进入关闭状态,此时意味着 ExecutorService 不再接受新的任务,但它还在执行已经提交了的任务,当素有已经提交了的任务执行完后,便到达终止状态。如果不调用 shutdown()方法,ExecutorService 会一直处在运行状态,不断接收新的任务,执行新的任务,服务器端一般不需要关闭它,保持一直运行即可。

Executors 提供了一系列工厂方法用于创先线程池,返回的线程池都实现了 ExecutorService 接口。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
创建固定数目线程的线程池。

public static ExecutorService newCachedThreadPool()
创建一个可缓存的线程池,调用execute将重用以前构造的线程(如果线程可用)。如果现有线程没有可用的,则创建一个新线 程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
创建一个单线程化的Executor。

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池,多数情况下可用来替代Timer类。

这四种方法都是用的 Executors 中的 ThreadFactory 建立的线程,下面就以上四个方法做个比较:

newCachedThreadPool()

  • 缓存型池子,先查看池中有没有以前建立的线程,如果有,就 reuse 如果没有,就建一个新的线程加入池中
  • 缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务 因此在一些面向连接的 daemon 型 SERVER 中用得不多。但对于生存期短的异步任务,它是 Executor 的首选。
  • 能 reuse 的线程,必须是 timeout IDLE 内的池中线程,缺省 timeout 是 60s,超过这个 IDLE 时长,线程实例将被终止及移出池。

    注意,放入 CachedThreadPool 的线程不必担心其结束,超过 TIMEOUT 不活动,其会自动被终止。

newFixedThreadPool(int)

  • newFixedThreadPool 与 cacheThreadPool 差不多,也是能 reuse 就用,但不能随时建新的线程。
  • 其独特之处:任意时间点,最多只能有固定数目的活动线程存在,此时如果有新的线程要建立,只能放在另外的队列中等待,直到当前的线程中某个线程终止直接被移出池子。
  • 和 cacheThreadPool 不同,FixedThreadPool 没有 IDLE 机制(可能也有,但既然文档没提,肯定非常长,类似依赖上层的 TCP 或 UDP IDLE 机制之类的),所以 FixedThreadPool 多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程,多用于服务器。
  • 从方法的源代码看,cache池和fixed 池调用的是同一个底层 池,只不过参数不同:
    • fixed 池线程数固定,并且是0秒IDLE(无IDLE)。
    • cache 池线程数支持 0-Integer.MAX_VALUE(显然完全没考虑主机的资源承受能力),60 秒 IDLE 。

newScheduledThreadPool(int)

  • 调度型线程池
  • 这个池子里的线程可以按 schedule 依次 delay 执行,或周期执行

SingleThreadExecutor()

  • 单例线程,任意时间池中只能有一个线程
  • 用的是和 cache 池和 fixed 池相同的底层池,但线程数目是 1-1,0 秒 IDLE(无 IDLE)

一般来说,CachedTheadPool 在程序执行过程中通常会创建与所需数量相同的线程,然后在它回收旧线程时停止创建新线程,因此它是合理的 Executor 的首选,只有当这种方式会引发问题时(比如需要大量长时间面向连接的线程时),才需要考虑用 FixedThreadPool。(该段话摘自《Thinking in Java》第四版)

Executor 执行 Runnable 任务

通过 Executors 的以上四个静态工厂方法获得 ExecutorService 实例,而后调用该实例的 execute(Runnable command)方法即可。一旦 Runnable 任务传递到 execute()方法,该方法便会自动在一个线程上执行。下面是 Executor 执行 Runnable 任务的示例代码:

package com.unicss;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.RunnableFuture;

public class MyExecutor implements Runnable {
    private int index;

    public MyExecutor(int i) {
        this.index = i;
    }

    public void run() {
        try {
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "] start....");
            Thread.sleep((int) (Math.random() * 10000));
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "] end....");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String args[]) {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(4);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            service.execute(new MyExecutor(i));
            //service.submit(new MyExecutor(i));
        }
        System.out.println("submit finish");
        service.shutdown();
    }
}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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