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Java实现Executors类创建常见线程池

作者:世俗ˊ

本文主要介绍了Java实现Executors类创建常见线程池,在Java中,可以通过Executors工厂类提供四种常见类型的线程池,下面就来介绍一下这四种的方法实现,感兴趣的可以了解一下

线程池架构 

线程池是一种线程管理的机制,用于维护和复用线程,以减少线程创建和销毁的开销。

在Java中,线程池的顶级接口是Executor,而真正的线程池接口是ExecutorService。以下是一些重要的类和接口:

要配置一个线程池是比较复杂的,尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下,很有可能配置的线程池不是较优的,因此在Executors类里面提供了一些静态工厂,生成一些常用的线程池。

在Java中,可以通过Executors工厂类提供四种常见类型的线程池:

通过选择合适的线程池类型,并根据实际需求进行配置,可以有效管理和优化多线程任务的执行。

newSingleThreadExecutor

newSingleThreadExecutor 是 Executors 工厂类提供的一种线程池,它创建的是单线程化的线程池。具体来说,newSingleThreadExecutor 只会使用单个工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(如 FIFO、LIFO、优先级)依次执行。

这种线程池适用于以下场景:

1. 顺序执行:需要按照特定顺序执行任务,避免并发引起的竞争条件或数据一致性问题。

2. 确保任务不被并发执行:有些任务可能不支持并发执行,此时可以使用单线程化的线程池来保证任务的顺序执行。

3. 上下文切换开销较大的任务:对于一些上下文切换开销较大的任务,如果采用并发执行可能带来额外的开销,可以选择单线程化的线程池来避免这种情况。

在单线程化的线程池中,任务会按照提交的顺序依次执行,不会存在并发执行的情况。如果某个任务由于异常结束,后续的任务会继续执行,不会受到影响。

以下是一个简单的 Java 代码示例,演示了如何使用 newSingleThreadExecutor 创建单线程化的线程池,并提交任务执行:

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

public class main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个单线程化的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();

        // 提交多个任务给线程池执行
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            final int taskId = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("任务 " + taskId + " 正在线程上运行: " + Thread.currentThread().getName());
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt(); // 保持中断状态
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

在上面的示例中,我们首先通过 Executors.newSingleThreadExecutor() 方法创建了一个单线程化的线程池。然后,使用 executor.submit() 方法向线程池提交了5个任务,每个任务都会打印当前线程名并模拟执行一段时间。最后,通过 executor.shutdown() 关闭了线程池。 

需要注意的是,虽然该线程池只使用单个工作线程来执行任务,但仍然可以通过 ExecutorService 提供的方法提交多个任务,这些任务会按照提交的顺序被放入队列,并由单个工作线程逐个执行。

总之,SingleThreadExecutor 用于串行执行任务的场景,每个任务必须按顺序执行,不需要并发执行

newFixedThreadPool

newFixedThreadPool 是 Executors 工厂类提供的一种固定大小的线程池,它创建的线程池具有固定数量的工作线程。具体来说,newFixedThreadPool 创建的线程池会维护一个固定数量的工作线程,当有任务提交时,会使用其中一个工作线程来执行任务。

这种线程池适用于以下场景:

在固定大小的线程池中,线程的数量是固定的,不会根据任务的增加或减少而自动调整。如果所有工作线程都正在执行任务,并且有新任务提交时,新任务会被放入队列中等待,直到有工作线程空闲出来才会被执行。

以下是一个简单的 Java 代码示例,演示了如何使用 newFixedThreadPool 创建固定大小的线程池,并提交任务执行:

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

public class main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定大小为3的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        // 提交多个任务给线程池执行
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            final int taskId = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("任务 " + taskId + " 正在线程上运行: " + Thread.currentThread().getName());
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt(); // 保持中断状态
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

在上面的示例中,我们通过 Executors.newFixedThreadPool(3) 方法创建了一个固定大小为3的线程池。然后,使用 executor.submit() 方法向线程池提交了5个任务,每个任务都会打印当前线程名并模拟执行一段时间。最后,通过 executor.shutdown() 关闭了线程池。

当你运行这段代码时,你会看到虽然提交了5个任务,但是只有3个任务会同时在不同的工作线程中执行,因为线程池的大小被限制为3。剩余的任务会在有线程空闲时依次执行。

需要注意的是,在使用固定大小的线程池时,应该根据系统资源和运行环境合理地配置线程数量,避免资源浪费或不足的情况发生。

总之,FixedThreadPool 用于负载比较重的服务器,为了资源的合理利用,需要限制当前线程数量

newCachedThreadPool

newCachedThreadPool 是 Executors 工厂类提供的一种可缓存线程池,它创建的线程池会根据需要自动调整线程数量。具体来说,当有新任务提交时,如果当前有空闲线程,则会立即使用空闲线程执行任务;如果没有空闲线程,则会创建新的线程来处理任务。而对于长时间闲置未被使用的线程,它们会在一定的空闲时间后被回收,从而使得线程池的大小能够动态调整。

这种线程池适用于以下场景:

以下是一个简单的 Java 代码示例,演示了如何使用 newCachedThreadPool 创建可缓存线程池,并提交任务执行:

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

public class main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个可缓存线程池
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

        // 提交多个任务给线程池执行
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            final int taskId = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("任务 " + taskId + "正在线程上运行: " + Thread.currentThread().getName());
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt(); // 保持中断状态
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

在上面的示例中,我们通过 Executors.newCachedThreadPool() 方法创建了一个可缓存线程池。然后,使用 executor.submit() 方法向线程池提交了5个任务,每个任务都会打印当前线程名并模拟执行一段时间。最后,通过 executor.shutdown() 关闭了线程池。

当你运行这段代码时,你会看到所有5个任务都会立即在不同的工作线程中执行,因为可缓存线程池会根据需要动态调整线程数量。这种机制能够很好地适应不同负载情况下的任务处理需求。

需要注意的是,由于可缓存线程池的特性是动态调整线程数量,因此在任务提交过多导致线程数激增时,需要谨慎控制以避免资源耗尽的情况发生。

总之,CachedThreadPool 用于并发执行大量短期的小任务,或者是负载较轻的服务器

newScheduledThreadPool

newScheduledThreadPool 是 Executors 工厂类提供的一种创建定时任务的线程池。它创建的线程池可以执行延迟任务和周期性任务,它会在给定的延迟时间后执行任务,或者定期执行任务。这种线程池适用于需要执行定时任务或者周期性任务的场景。

具体来说,newScheduledThreadPool 创建的线程池有以下特点:

在实际应用中,newScheduledThreadPool 可以用于定时数据同步、定时任务触发、定时器等场景,能够很好地满足对任务执行时间有特定要求的需求。

下面是一个简单的 Java 代码示例,演示了如何使用 newScheduledThreadPool 创建定时任务的线程池,并提交延迟任务和周期性任务:

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

public class main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个定时任务线程池
        ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);

        // 提交延迟任务
        executor.schedule(() -> System.out.println("延迟的任务"), 2, TimeUnit.SECONDS);

        // 提交周期性任务
        executor.scheduleAtFixedRate(() -> System.out.println("周期性任务"), 0, 1, TimeUnit.SECONDS);

        // 等待一段时间后关闭线程池
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
        executor.shutdown();
    }
}

在上面的示例中,我们通过 Executors.newScheduledThreadPool(1) 方法创建了一个定时任务线程池。然后,使用 schedule() 方法提交了一个延迟任务,在2秒后执行;同时使用 scheduleAtFixedRate() 方法提交了一个周期性任务,每隔1秒执行一次。最后,我们等待一段时间后关闭了线程池。

当你运行这段代码时,你会看到延迟任务和周期性任务会按照预定的时间被执行。这展示了 newScheduledThreadPool 的定时任务执行能力。

总之,ScheduledThreadPoolExecutor 用于需要多个后台线程执行周期任务,同时需要限制线程数量的场景

Executors和ThreaPoolExecutor创建线程池的区别

在 Java 中,确实存在着 Executors 工厂类的几种创建线程池的方法存在一些缺陷,让我们来具体分析一下。

1、newFixedThreadPool 和 newSingleThreadExecutor

这两种方法都使用了无界的 LinkedBlockingQueue 作为工作队列,在任务提交速度持续大于任务处理速度的情况下,可能会导致队列中累积大量的任务,从而消耗大量内存。如果任务量非常大或者任务执行时间非常长,那么这种设计就会面临 OutOfMemoryError (简称:OOM)的风险。

2、newCachedThreadPool 和 newScheduledThreadPool

这两种方法在某些情况下可能会创建大量的线程,因为它们的最大线程数是 Integer.MAX_VALUE。如果系统负载突然增加,那么就可能创建非常多的线程,从而消耗大量系统资源,甚至导致 OutOfMemoryError(简称:OOM)。

而相较之下,使用 ThreadPoolExecutor 构造函数创建线程池可以更好地控制线程池的行为,避免上述问题。通过 ThreadPoolExecutor 的构造函数,可以显式地指定核心线程数、最大线程数、工作队列类型、拒绝策略等参数,从而更精细地控制线程池的行为。

因此,在开发中,建议根据具体需求和系统负载情况,选择合适的线程池创建方法,并结合 ThreadPoolExecutor 来进行更为细致的参数配置,以避免潜在的问题。

两种提交任务的方法

ExecutorService 提供了两种提交任务的方法:

1、execute(Runnable command):

这个方法用于提交不需要返回值的任务。它接受一个 Runnable 对象作为参数,表示要执行的任务,但并不关心任务的返回结果。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
executor.execute(new RunnableTask());

2、submit(Callable<T> task):

这个方法用于提交需要返回值的任务。它接受一个 Callable 对象作为参数,表示要执行的任务,并返回一个 Future 对象,通过它可以获取任务执行的结果。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
Future<String> future = executor.submit(new CallableTask());
String result = future.get(); // 获取任务执行结果

通过这两种方法,可以灵活地提交不同类型的任务,并根据需要获取它们的执行结果。execute 方法适用于 fire-and-forget 的场景,而 submit 方法则更适合需要获取任务执行结果的情况。

以下是使用 ExecutorService 提供的 execute 和 submit 方法的示例代码:

import java.util.concurrent.*;

public class main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        // 创建一个固定大小为 3 的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        // 提交第一个任务
        Future<Integer> future1 = executor.submit(() -> {
            System.out.println("任务1正在运行");
            return 42;
        });

        // 提交第二个任务,并依赖于第一个任务的结果
        Future<Integer> future2 = executor.submit(() -> {
            int result = future1.get(); // 等待第一个任务的执行结果
            System.out.println("任务2正在根据任务1的结果运行: " + result);
            return result * 2;
        });

        // 提交第三个任务,并依赖于第二个任务的结果
        executor.execute(() -> {
            try {
                int result = future2.get(); // 等待第二个任务的执行结果
                System.out.println("任务3正在根据任务2的结果运行:" + result);
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

在这个示例中,我们使用submit方法提交了第一个和第二个任务,并使用execute方法提交了第三个任务。第二个任务依赖于第一个任务的结果,而第三个任务则依赖于第二个任务的结果。通过这种方式,我们展示了如何在复杂情况下使用ExecutorService的execute和submit方法来提交具有相互依赖关系的任务。

到此这篇关于Java实现Executors类创建常见线程池的文章就介绍到这了,更多相关Java Executors创建线程池内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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