Java中的异步与线程池解读

什么是异步？

异步是指一个方法调用不会阻塞当前线程，而是立即返回，然后在另一个线程上执行。由于异步方法不会阻塞当前线程，所以可以提高系统的并发能力，避免系统因等待I/O等操作而造成的阻塞。

在Java中，异步通常是指使用线程池来执行一些耗时的任务。Java 5引入了java.util.concurrent包，其中提供的Excutor框架提供线程池的实现。

什么是线程池？

线程池是一种重用线程的机制，当一个任务到达时，线程池就将一个线程分配给这个任务，并执行该任务。当任务完成后，线程并不会被销毁，而是被放回线程池中，等待下一个任务的到来。这样可以避免创建和销毁线程的开销，提高系统的性能和响应速度。

Java中的线程池分为三种：FixedThreadPool、CachedThreadPool和ScheduledThreadPool。

FixedThreadPool

FixedThreadPool是指线程数量固定的线程池。在初始化时，会创建指定数量的线程，且这些线程将一直存在，直到线程池被关闭。如果有新的任务提交，但是线程池没有空闲线程可用，则该任务将会被阻塞等待。

示例：

// 创建一个FixedThreadPool，线程数量为5
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 提交10个任务
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    executorService.submit(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务");
        Thread.sleep(1000);
    });
}
// 关闭线程池
executorService.shutdown();

执行结果：

pool-1-thread-2执行任务
pool-1-thread-5执行任务
pool-1-thread-4执行任务
pool-1-thread-1执行任务
pool-1-thread-3执行任务
pool-1-thread-2执行任务
pool-1-thread-4执行任务
pool-1-thread-1执行任务
pool-1-thread-5执行任务
pool-1-thread-3执行任务

从结果可以看出，线程数量固定，线程一共执行了10个任务。

CachedThreadPool

CachedThreadPool是指线程数量不固定的线程池。在提交任务时，如果有空闲线程可用，则用一个空闲线程执行该任务；如果没有空闲线程，则创建一个新的线程执行该任务。当一个线程空闲时间超过60秒，则将被回收。

示例：

// 创建一个CachedThreadPool
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
// 提交10个任务
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    executorService.submit(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务");
        Thread.sleep(1000);
    });
}
// 关闭线程池
executorService.shutdown();

执行结果：

pool-1-thread-1执行任务
pool-1-thread-2执行任务
pool-1-thread-5执行任务
pool-1-thread-3执行任务
pool-1-thread-4执行任务
pool-1-thread-6执行任务
pool-1-thread-7执行任务
pool-1-thread-2执行任务
pool-1-thread-8执行任务
pool-1-thread-9执行任务

从结果可以看出，线程数量不固定，根据实际情况动态创建和回收线程。

ScheduledThreadPool

ScheduledThreadPool是指定时执行任务的线程池。可以按照固定的延时或固定的周期执行任务。

示例：

// 创建一个ScheduledThreadPool
ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(5);
// 延时3秒执行任务
scheduledExecutorService.schedule(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务1");
}, 3, TimeUnit.SECONDS);
// 延时2秒后，以1秒的周期执行任务
scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务2");
}, 2, 1, TimeUnit.SECONDS);
// 关闭线程池
scheduledExecutorService.shutdown();

执行结果：

pool-1-thread-1执行任务1
pool-1-thread-5执行任务2
pool-1-thread-2执行任务2
pool-1-thread-3执行任务2
pool-1-thread-1执行任务2
pool-1-thread-4执行任务2

总结

Java中的线程池是提高系统并发能力的重要工具，可以避免创建和销毁线程的开销，提高系统的性能和响应速度。在实际开发中，需要根据实际需求选择合适的线程池类型。