Java线程池的几种实现方法和区别介绍实例详解

Java线程池的几种实现方法和区别介绍

什么是线程池

在线程池中，线程的创建和销毁都由线程池管理器来处理，线程池中包括一组线程，线程池会根据配置的参数来动态调整线程池中线程的数量。线程池中的线程可以被多个任务共享，使线程的创建和销毁开销及竞争锁等问题得以优化。

为什么要使用线程池

线程池的主要目的是为了控制并发执行的线程数，有以下几个优点：

• 降低线程的创建和销毁的开销。
• 重复利用已经创建的线程，避免创建新的线程所带来的开销。
• 避免大量线程抢占系统资源导致系统负载过大而崩溃的风险。
• 更好地管理线程，提供更加灵活，强大的线程管理能力。

线程池的实现方法

在Java中，线程池是由java.util.concurrent包提供的，其中提供了多种类型的线程池，常用的有以下几种：

• newFixedThreadPool
• newCachedThreadPool
• newScheduledThreadPool
• newSingleThreadExecutor
• ThreadPoolExecutor

newFixedThreadPool

newFixedThreadPool(int nThreads)方法创建一个有固定大小的线程池，每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程数量达到线程池的最大容量。线程池的大小一旦达到最大值，就会保持不变，如果有多余的任务需要执行，就必须等待线程池有空闲的线程才能执行。

示例代码：

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    fixedThreadPool.execute(new Task(i));
}

该示例代码会创建一个大小为5的线程池，接着往线程池中提交了10个任务。由于线程池的大小为5，因此最多同时执行5个任务，剩下的任务会等待有空闲的线程再去执行。

newCachedThreadPool

newCachedThreadPool()方法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的线程，当任务数增加时，会自动添加新的线程来处理任务。

示例代码：

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    cachedThreadPool.execute(new Task(i));
}

该示例代码会创建一个可缓存的线程池，接着往线程池中提交了10个任务。由于线程池的大小没有限制，因此可以同时执行10个任务。

newScheduledThreadPool

newScheduledThreadPool(int corePoolSize)方法创建一个固定大小的线程池，可以定时或延时执行任务。该方法返回一个ScheduledExecutorService对象，该对象可以在指定延时后执行任务或按固定延时周期执行任务。

示例代码：

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);

scheduledThreadPool.schedule(new Task(1), 2, TimeUnit.SECONDS);
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Task(2), 2, 1, TimeUnit.SECONDS);

该示例代码会创建一个大小为5的定时线程池，接着往线程池中提交了两个任务，其中第一个任务会在2秒后执行一次，第二个任务则会在2秒后开始执行，每隔1秒执行一次。

newSingleThreadExecutor

newSingleThreadExecutor()方法创建一个单线程的线程池，所有任务都在同一个线程中执行，保证了所有任务的顺序执行，也避免了线程间的竞争问题。

示例代码：

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    singleThreadExecutor.execute(new Task(i));
}

该示例代码会创建一个单线程的线程池，接着往线程池中提交了10个任务。由于是单线程的线程池，因此所有任务都会按照提交的顺序依次执行。

ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor是通过Executors工厂类提供的方法之外，直接创建线程池的实现类，这个类的构造方法比较复杂，需要传入7个参数，分别是：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, // 核心线程数
                              int maximumPoolSize, // 最大线程数
                              long keepAliveTime, // 线程最大空闲时间
                              TimeUnit unit, // 时间单位
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 等待队列
                              ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂
                              RejectedExecutionHandler handler // 拒绝策略
                             )

示例代码：

BlockingQueue<Runnable> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);
ExecutorService threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
        2, // 核心线程数
        4, // 最大线程数
        1, // 线程最大空闲时间
        TimeUnit.MINUTES, // 时间单位
        queue, // 等待队列
        Executors.defaultThreadFactory(), // 线程工厂
        new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); // 拒绝策略

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    threadPoolExecutor.execute(new Task(i));
}

该示例代码会手动创建一个线程池，该线程池的核心线程数为2，最大线程数为4，空闲线程最长等待时间为1分钟，等待队列容量为10，拒绝策略为丢弃任务并抛出异常。接着往线程池中提交了10个任务，在这个示例中，因为线程池容量不够，多余的任务会被等待队列中的消息存储，直到有空闲线程时，线程池才会将消息从等待队列中取走，进行任务处理。

总结

以上就是Java线程池的几种实现方法及其区别介绍。根据不同需求，选择合适的线程池会更好地提升系统性能、压力测试和控制流量。

参考文献

• Java线程池使用详解（上）
• Java线程池使用详解（下）
• Java中线程池的代表java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor详解