线程池的使用

线程池实现类ThreadPoolExecutor   

    ExecutorService接口扩展了Executor接口，添加了一些用于生命周期的管理方法，ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService,而AbstractExecutorService又实现了ExecutorService接口。

    ThreadPoolExecutor的通用构造函数为：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)

 

 

• corePoolSize（线程池的基本大小）：当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能 够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方 法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。
• runnableTaskQueue（任务队列）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。 可以选择以下几个阻塞队列。
  • ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。
  • LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。
  • SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直 处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用 了这个队列。
  • PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列。
• maximumPoolSize（线程池最大大小）：线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
• ThreadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。
• RejectedExecutionHandler（饱和策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。
  • AbortPolicy：直接抛出异常。
  • CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。
  • DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。
  • DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。
  • 当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。
• keepAliveTime（线程活动保持时间）：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。
• TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

 线程池的创建

    在Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池，Executors返回值的类型是ExecutorService，其内都是通过new ThreadPoolExecutor来实现的，而ExecutorService为ThreadPoolExecutor的接口，如Executors中的newFixedThreadPool方法：

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

 Executors提供了下面几种创建线程的方法：

• newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
• newFixedThreadPool：创建固定大小的线程池。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大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。
• newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务 所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小 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。
• newScheduledThreadPool：创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求，相当于Timer。
• newSingleThreadScheduledExecutor：创建一个单线程的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

 向线程池提交任务

   Executor接口提供了void execute(Runnable command)方法向线程池提交任务，execute方法没有返回值，也无法判断任务是否被线程池执行成功。

   ExecutorService接口添加了下面方法来提交线程任务：

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
Future<?> submit(Runnable task);

 它们的区别在于Runnable在执行完毕后没有结果，Callable执行完毕后有一个结果。这在多个线程中传递状态和结果是非常有用的。另外他 们的相同点在于都返回一个Future对象。Future对象可以阻塞线程直到运行完毕（获取结果，如果有的话），也可以取消任务执行，当然也能够检测任 务是否被取消或者是否执行完毕。在没有Future之前我们检测一个线程是否执行完毕通常使用Thread.join()或者用一个死循环加状态位来描述线程执行完毕。现在有了更好的方法能够阻塞线程，检测任务执行完毕甚至取消执行中或者未开始执行的任务。

下面给出了一个网络服务的简单结构，这里线程池中的线程作为传入的请求。它使用了预先配置的 Executors.newFixedThreadPool(int) 工厂方法：

 class NetworkService implements Runnable {
    private final ServerSocket serverSocket;
    private final ExecutorService pool;

    public NetworkService(int port, int poolSize)
        throws IOException {
      serverSocket = new ServerSocket(port);
      pool = Executors.newFixedThreadPool(poolSize);
    }
 
    public void run() { // run the service
      try {
        for (;;) {
          pool.execute(new Handler(serverSocket.accept()));
        }
      } catch (IOException ex) {
        pool.shutdown();
      }
    }
  }

  class Handler implements Runnable {
    private final Socket socket;
    Handler(Socket socket) { this.socket = socket; }
    public void run() {
      // read and service request on socket
    }
 }

 

定时器的线程池

Executors的newScheduledThreadPool()方法和newSingleThreadScheduledExecutor()方法返回ScheduledExecutorService类型对象：

public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService一个 ExecutorService，可安排在给定的延迟后运行或定期执行的命令。
ScheduledExecutorService 的实现类为：

public class ScheduledThreadPoolExecutorextends ThreadPoolExecutorimplements ScheduledExecutorService

    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

ScheduledExecutorService提供的方法有：

 <V> ScheduledFuture<V> 
 schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit) 
          创建并执行在给定延迟后启用的 ScheduledFuture。 
 ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit) 
          创建并执行在给定延迟后启用的一次性操作。 
 ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit) 
          创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，后续操作具有给定的周期；也就是将在 initialDelay 后开始执行，然后在 initialDelay+period 后执行，接着在 initialDelay + 2 * period 后执行，依此类推。 
 ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit) 
          创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，随后，在每一次执行终止和下一次执行开始之间都存在给定的延迟。 

 下面方法设置了 ScheduledExecutorService ，在 1 小时内每 10 秒钟蜂鸣一次：

 import static java.util.concurrent.TimeUnit.*;
 class BeeperControl {
    private final ScheduledExecutorService scheduler = 
       Executors.newScheduledThreadPool(1);

    public void beepForAnHour() {
        final Runnable beeper = new Runnable() {
                public void run() { System.out.println("beep"); }
            };
        final ScheduledFuture<?> beeperHandle = 
            scheduler.scheduleAtFixedRate(beeper, 10, 10, SECONDS);
        scheduler.schedule(new Runnable() {
                public void run() { beeperHandle.cancel(true); }
            }, 60 * 60, SECONDS);
    }
 }