Java 中线程池的 7 种创建方式！

在 Java 语言中，并发编程都是通过创建线程池来实现的，而线程池的创建方式也有很多种，每种线程池的创建方式都对应了不同的使用场景，总体来说线程池的创建可以分为以下两类：

  • 通过 ThreadPoolExecutor 手动创建线程池。
  • 通过 Executors 执行器自动创建线程池。


而以上两类创建线程池的方式，又有 7 种具体实现方法，这 7 种实现方法分别是：

  1. Executors.newFixedThreadPool：创建一个固定大小的线程池，可控制并发的线程数，超出的线程会在队列中等待。
  2. Executors.newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池，若线程数超过处理所需，缓存一段时间后会回收，若线程数不够，则新建线程。
  3. Executors.newSingleThreadExecutor：创建单个线程数的线程池，它可以保证先进先出的执行顺序。
  4. Executors.newScheduledThreadPool：创建一个可以执行延迟任务的线程池。
  5. Executors.newSingleThreadScheduledExecutor：创建一个单线程的可以执行延迟任务的线程池。
  6. Executors.newWorkStealingPool：创建一个抢占式执行的线程池（任务执行顺序不确定）【JDK 1.8 添加】。
  7. ThreadPoolExecutor：手动创建线程池的方式，它创建时最多可以设置 7 个参数。

接下来我们分别来看这 7 种线程池的具体使用。

1.FixedThreadPool

创建一个固定大小的线程池，可控制并发线程数。
使用 FixedThreadPool 创建 2 个固定大小的线程池，具体实现代码如下：

public static void fixedThreadPool() {
    // 创建 2 个线程的线程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);

    // 创建任务
    Runnable runnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("任务被执行,线程:" + Thread.currentThread().getName());
        }
    };

    // 线程池执行任务(一次添加 4 个任务)
    // 执行任务的方法有两种:submit 和 execute
    threadPool.submit(runnable);  // 执行方式 1:submit
    threadPool.execute(runnable); // 执行方式 2:execute
    threadPool.execute(runnable);
    threadPool.execute(runnable);
}

以上程序的执行结果如下图所示：
image.png
如果觉得以上方法比较繁琐，还用使用以下简单的方式来实现线程池的创建和使用：

public static void fixedThreadPool() {
    // 创建线程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
    // 执行任务
    threadPool.execute(() -> {
        System.out.println("任务被执行,线程:" + Thread.currentThread().getName());
    });
}

2.CachedThreadPool

创建一个可缓存的线程池，若线程数超过任务所需，那么多余的线程会被缓存一段时间后才被回收，若线程数不够，则会新建线程。
CachedThreadPool 使用示例如下：

public static void cachedThreadPool() {
    // 创建线程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
    // 执行任务
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        threadPool.execute(() -> {
            System.out.println("任务被执行,线程:" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        });
    }
}

以上程序的执行结果如下图所示：
image.png
从上述结果可以看出，线程池创建了 10 个线程来执行相应的任务。

使用场景

CachedThreadPool 是根据短时间的任务量来决定创建的线程数量的，所以它适合短时间内有突发大量任务的处理场景。

3.SingleThreadExecutor

创建单个线程的线程池，它可以保证先进先出的执行顺序。
SingleThreadExecutor 使用示例如下：

public static void singleThreadExecutor() {
    // 创建线程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
    // 执行任务
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        threadPool.execute(() -> {
            System.out.println(index + ":任务被执行");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        });
    }
}

以上程序的执行结果如下图所示：
image.png

单个线程的线程池有什么意义？

单个线程的线程池相比于线程来说，它的优点有以下 2 个：

  • 可以复用线程：即使是单个线程池，也可以复用线程。
  • 提供了任务管理功能：单个线程池也拥有任务队列，在任务队列可以存储多个任务，这是线程无法实现的，并且当任务队列满了之后，可以执行拒绝策略，这些都是线程不具备的。

4.ScheduledThreadPool

创建一个可以执行延迟任务的线程池。
使用示例如下：

public static void scheduledThreadPool() {
    // 创建线程池
    ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
    // 添加定时执行任务(1s 后执行)
    System.out.println("添加任务,时间:" + new Date());
    threadPool.schedule(() -> {
        System.out.println("任务被执行,时间:" + new Date());
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
        }
    }, 1, TimeUnit.SECONDS);
}

以上程序的执行结果如下图所示：
image.png
从上述结果可以看出，任务在 1 秒之后被执行了，实现了延迟 1s 再执行任务。

5.SingleThreadScheduledExecutor

创建一个单线程的可以执行延迟任务的线程池，此线程池可以看作是 ScheduledThreadPool 的单线程池版本。
它的使用示例如下：

public static void SingleThreadScheduledExecutor() {
    // 创建线程池
    ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    // 添加定时执行任务(2s 后执行)
    System.out.println("添加任务,时间:" + new Date());
    threadPool.schedule(() -> {
        System.out.println("任务被执行,时间:" + new Date());
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
        }
    }, 2, TimeUnit.SECONDS);
}

以上程序的执行结果如下图所示：
image.png
从上述结果可以看出，任务在 2 秒之后被执行了。

6.newWorkStealingPool

创建一个抢占式执行的线程池（任务执行顺序不确定），此方法是 JDK 1.8 版本新增的，因此只有在 JDK 1.8 以上的程序中才能使用。
newWorkStealingPool 使用示例如下：

public static void workStealingPool() {
    // 创建线程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newWorkStealingPool();
    // 执行任务
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        threadPool.execute(() -> {
            System.out.println(index + " 被执行,线程名:" + Thread.currentThread().getName());
        });
    }
    // 确保任务执行完成
    while (!threadPool.isTerminated()) {
    }
}

以上程序的执行结果如下图所示：
image.png
从上述结果可以看出，任务的执行顺序是不确定的，因为它是抢占式执行的。

7.ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor 是最原始、也是最推荐的手动创建线程池的方式，它在创建时最多提供 7 个参数可供设置。
ThreadPoolExecutor 使用示例如下：

public static void myThreadPoolExecutor() {
    // 创建线程池
    ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 100, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10));
    // 执行任务
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        threadPool.execute(() -> {
            System.out.println(index + " 被执行,线程名:" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
}

以上程序的执行结果如下图所示：
image.png
ThreadPoolExecutor 相比于其他创建线程池的优势在于，它可以通过参数来控制最大任务数和拒绝策略，让线程池的执行更加透明和可控，所以在阿里巴巴《Java开发手册》是这样规定的：

【强制要求】线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。

说明：Executors 返回的线程池对象的弊端如下：

1） FixedThreadPool 和 SingleThreadPool：允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。

2）CachedThreadPool：允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM。

总结

线程池的创建方式总共有以下 7 种：

  1. Executors.newFixedThreadPool：创建一个固定大小的线程池，可控制并发的线程数，超出的线程会在队列中等待。
  2. Executors.newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池，若线程数超过处理所需，缓存一段时间后会回收，若线程数不够，则新建线程。
  3. Executors.newSingleThreadExecutor：创建单个线程数的线程池，它可以保证先进先出的执行顺序。
  4. Executors.newScheduledThreadPool：创建一个可以执行延迟任务的线程池。
  5. Executors.newSingleThreadScheduledExecutor：创建一个单线程的可以执行延迟任务的线程池。
  6. Executors.newWorkStealingPool：创建一个抢占式执行的线程池（任务执行顺序不确定）【JDK 1.8 添加】。
  7. ThreadPoolExecutor：手动创建线程池的方式，它创建时最多可以设置 7 个参数。

而线程池的创建推荐使用最后一种 ThreadPoolExecutor 的方式来创建，因为使用它可以明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。
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是非审之于己，毁誉听之于人，得失安之于数。

公众号：Java面试真题解析

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