coding++：java 執行緒池概述

2020 年 4 月 15 日
筆記
JAVA

前言：

1）：創建一個可快取執行緒池

2）：創建一個可重用固定個數的執行緒池，以共享的無界隊列方式來運行這些執行緒。

3）：創建一個定長執行緒池，支援定時及周期性任務執行

4）：創建一個單執行緒化的執行緒池，它只會用唯一的工作執行緒來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先順序)執行。

5）：緩衝隊列BlockingQueue 和自定義執行緒池 ThreadPoolExecutor

執行緒池簡介:

1.、執行緒池的概念：

　　執行緒池就是首先創建一些執行緒，它們的集合稱為執行緒池。

　　使用執行緒池可以很好地提高性能，執行緒池在系統啟動時即創建大量空閑的執行緒，程式將一個任務傳給執行緒池，執行緒池就會啟動一條執行緒來執行這個任務，執行結束以後，該執行緒並不會死亡，而是再次返回執行緒池中成為空閑狀態，

　　等待執行下一個任務。

2.、執行緒池的工作機制：

　　在執行緒池的編程模式下，任務是提交給整個執行緒池，而不是直接提交給某個執行緒，執行緒池在拿到任務後，就在內部尋找是否有空閑的執行緒，如果有，則將任務交給某個空閑的執行緒。

　　一個執行緒同時只能執行一個任務，但可以同時向一個執行緒池提交多個任務。

3.、使用執行緒池的原因：

多執行緒運行時間，系統不斷的啟動和關閉新執行緒，成本非常高，會過渡消耗系統資源，以及過渡切換執行緒的危險，從而可能導致系統資源的崩潰。這時，執行緒池就是最好的選擇了

四種常見的執行緒池詳解：

1、執行緒池的返回值ExecutorService簡介：

ExecutorService是Java提供的用於管理執行緒池的類。該類的兩個作用：控制執行緒數量和重用執行緒

2、具體的4種常用的執行緒池實現如下：（返回值都是ExecutorService）

Executors.newCacheThreadPool()：可快取執行緒池，先查看池中有沒有以前建立的執行緒，如果有，就直接使用。

　　如果沒有，就建一個新的執行緒加入池中，快取型池子通常用於執行一些生存期很短的非同步型任務

示例程式碼（一）：創建一個可快取執行緒池

package com.study.test;
 
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
 
public class ThreadPoolExecutorTest {
     public static void main(String[] args) {
         //創建一個可快取執行緒池
         ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
         for (int i = 0; i < 10; i++) {
             try {
                 //sleep可明顯看到使用的是執行緒池裡面以前的執行緒，沒有創建新的執行緒
                 Thread.sleep(1000);
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                 public void run() {
                     //列印正在執行的快取執行緒資訊
                     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行");
                 }
             });
         }
     }
}

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行

執行緒池為無限大，當執行當前任務時上一個任務已經完成，會復用執行上一個任務的執行緒，而不用每次新建執行緒

示例程式碼（二）：Executors.newFixedThreadPool(int n)：創建一個可重用固定個數的執行緒池，以共享的無界隊列方式來運行這些執行緒。

示例程式碼：

package com.study.test;

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

public class ThreadPoolExecutorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //創建一個可重用固定個數的執行緒池
        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        //列印正在執行的快取執行緒資訊
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行");
                        Thread.sleep(2000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }
}

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行

pool-1-thread-2正在被執行

pool-1-thread-3正在被執行

pool-1-thread-1正在被執行

pool-1-thread-2正在被執行

pool-1-thread-3正在被執行

pool-1-thread-1正在被執行

pool-1-thread-2正在被執行

pool-1-thread-3正在被執行

pool-1-thread-1正在被執行

因為執行緒池大小為3，每個任務輸出列印結果後sleep 2秒，所以每兩秒列印3個結果。

定長執行緒池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

示例程式碼（三）：Executors.newScheduledThreadPool(int n)：創建一個定長執行緒池，支援定時及周期性任務執行

延遲執行示例程式碼：

package com.study.test;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolExecutorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //創建一個定長執行緒池，支援定時及周期性任務執行——延遲執行
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        //延遲1秒執行
        scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("延遲1秒執行");
            }
        }, 1, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

輸出結果：延遲1秒執行

定期執行示例程式碼：

package com.study.test;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolExecutorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //創建一個定長執行緒池，支援定時及周期性任務執行——定期執行
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        //延遲1秒後每3秒執行一次
        scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("延遲1秒後每3秒執行一次");
            }
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

輸出結果：

延遲1秒後每3秒執行一次

示例程式碼（四）：Executors.newSingleThreadExecutor()：創建一個單執行緒化的執行緒池，它只會用唯一的工作執行緒來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先順序)執行。

示例程式碼：

package com.study.test;

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

public class TestThreadPoolExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        //創建一個單執行緒化的執行緒池
        ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        //結果依次輸出，相當於順序執行各個任務
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行,列印的值是:"+index);
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }
}

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:0

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:1

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:2

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:3

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:4

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:5

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:6

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:7

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:8

pool-1-thread-1正在被執行,列印的值是:9

緩衝隊列BlockingQueue 和自定義執行緒池 ThreadPoolExecutor

1、緩衝隊列BlockingQueue簡介：

BlockingQueue是雙緩衝隊列。BlockingQueue內部使用兩條隊列，允許兩個執行緒同時向隊列一個存儲，一個取出操作。在保證並發安全的同時，提高了隊列的存取效率。

2、常用的幾種BlockingQueue：

　　ArrayBlockingQueue（int i）:規定大小的BlockingQueue，其構造必須指定大小。其所含的對象是FIFO順序排序的。

　　LinkedBlockingQueue（）或者（int i）:大小不固定的BlockingQueue，若其構造時指定大小，生成的BlockingQueue有大小限制，不指定大小，其大小有Integer.MAX_VALUE來決定。其所含的對象是FIFO順序排序的。

　　PriorityBlockingQueue（）或者（int i）:類似於LinkedBlockingQueue，但是其所含對象的排序不是FIFO，而是依據對象的自然順序或者構造函數的Comparator決定。

　　SynchronizedQueue（）:特殊的BlockingQueue，對其的操作必須是放和取交替完成。

3. 自定義執行緒池（ThreadPoolExecutor和BlockingQueue連用）：

自定義執行緒池，可以用ThreadPoolExecutor類創建，它有多個構造方法來創建執行緒池。

常見的構造函數：ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)

示例程式碼：

package com.study.test;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class TempThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        // 列印正在執行的快取執行緒資訊
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在被執行");
        try {
            // sleep一秒保證3個任務在分別在3個執行緒上執行
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

public class TestThreadPoolExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建數組型緩衝等待隊列
        BlockingQueue<Runnable> bq = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10);
        // ThreadPoolExecutor:創建自定義執行緒池，池中保存的執行緒數為3，允許最大的執行緒數為6
        ThreadPoolExecutor tpe = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 50, TimeUnit.MILLISECONDS, bq);

        // 創建3個任務
        Runnable t1 = new TempThread();
        Runnable t2 = new TempThread();
        Runnable t3 = new TempThread();// 3個任務在分別在3個執行緒上執行
        tpe.execute(t1);
        tpe.execute(t2);
        tpe.execute(t3);// 關閉自定義執行緒池
        tpe.shutdown();
    }
}

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行

pool-1-thread-2正在被執行

pool-1-thread-3正在被執行

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