Java中的线程池：ThreadPoolExecutor、ExecutorService

翻滚的胖子
2023-05-28 13:25:59
后端技术
Java PHP

在Java中，线程池是一种常见的多线程编程技术，它可以有效地管理线程的创建和销毁，避免了频繁创建和销毁线程所带来的额外开销。本文将深入介绍Java中的线程池，涵盖ThreadPoolExecutor和ExecutorService两种线程池的使用方法、参数说明以及示例代码。

1. ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor是Java中内置的线程池实现类，它提供了丰富的配置选项，可以自定义线程池的核心线程数、最大线程数、阻塞队列、拒绝策略等参数。

1.1 创建ThreadPoolExecutor

下面是创建ThreadPoolExecutor的示例代码：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue());

其中，corePoolSize是线程池的核心线程数，maximumPoolSize是线程池的最大线程数，keepAliveTime是非核心线程的空闲时间，TimeUnit是时间单位，LinkedBlockingQueue是阻塞队列的一种实现方式。

1.2 线程池的参数说明

ThreadPoolExecutor的参数说明如下：

corePoolSize：线程池的核心线程数，即线程池中能够同时执行的线程数。
maximumPoolSize：线程池的最大线程数，即线程池中最多能够同时执行的线程数。
keepAliveTime：非核心线程的空闲时间，即当线程池中的线程数大于核心线程数时，多余的空闲线程的存活时间。
unit：keepAliveTime的时间单位。
workQueue：阻塞队列，用于存储等待执行的任务。
threadFactory：线程工厂，用于创建新的线程。
handler：拒绝策略，用于处理无法处理的任务。

1.3 线程池的使用示例

下面是一个简单的线程池使用示例，它创建了一个线程池，向线程池中提交了10个任务，每个任务的执行时间为1秒。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    int corePoolSize = 2;
    int maximumPoolSize = 4;
    long keepAliveTime = 10;
    TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
    BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>();
    ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);

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

    executor.shutdown();
    executor.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.SECONDS);
}

static class Task implements Runnable {
    private int taskId;

    public Task(int taskId) {
        this.taskId = taskId;
    }

    public void run() {
        try {
            System.out.println("Task-" + taskId + " start");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println("Task-" + taskId + " end");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上述示例中，核心线程数为2，最大线程数为4，阻塞队列为LinkedBlockingQueue，任务执行时间为1秒。通过execute方法向线程池中提交了10个任务，由于线程池中只有2个核心线程，因此前两个任务会立即执行，后续的任务会被加入到阻塞队列中等待执行。当阻塞队列满时，线程池会创建新的非核心线程执行任务，直到达到最大线程数为止。当线程空闲时间超过keepAliveTime时，非核心线程会被销毁。最后调用shutdown方法关闭线程池，并等待所有任务执行完成。

2. ExecutorService

ExecutorService是Java中提供的线程池框架，它提供了一些常用的线程池实现，如FixedThreadPool、CachedThreadPool、SingleThreadExecutor等，并且支持提交Callable和Runnable任务。

2.1 创建ExecutorService

下面是创建FixedThreadPool的示例代码：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(nThreads);

其中，nThreads是线程池的线程数。

2.2 ExecutorService的常用方法

ExecutorService提供了一些常用的方法，如submit、invokeAll、invokeAny、shutdown等。

submit方法：用于提交Callable或Runnable任务，并返回Future对象。
invokeAll方法：用于提交一组Callable任务，并返回Future列表，所有任务执行完成后才会返回。
invokeAny方法：用于提交一组Callable任务，并返回第一个执行完成的任务的结果。
shutdown方法：用于关闭线程池，不再接受新任务，并等待所有任务执行完成。

2.3 ExecutorService的使用示例

下面是一个使用FixedThreadPool的示例代码，它创建了一个FixedThreadPool，并向线程池中提交了10个任务，每个任务的执行时间为1秒。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
    int nThreads = 2;
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(nThreads);
    List<Future<Integer>> futures = new ArrayList<Future<Integer>>();

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        futures.add(executor.submit(new Task(i)));
    }

    executor.shutdown();
    executor.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.SECONDS);

    for (Future<Integer> future : futures) {
        System.out.println(future.get());
    }
}

static class Task implements Callable<Integer> {
    private int taskId;

    public Task(int taskId) {
        this.taskId = taskId;
    }

    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("Task-" + taskId + " start");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println("Task-" + taskId + " end");
        return taskId;
    }
}

上述示例中，FixedThreadPool的线程数为2，任务执行时间为1秒。通过submit方法向线程池中提交了10个Callable任务，并将返回的Future对象存储到列表中。调用shutdown方法关闭线程池，并等待所有任务执行完成。最后遍历Future列表，获取每个任务的执行结果。

总结

本文深入介绍了Java中的线程池，涵盖了ThreadPoolExecutor和ExecutorService两种线程池的使用方法、参数说明以及示例代码。线程池是Java中常见的多线程编程技术，可以有效地管理线程的创建和销毁，避免了频繁创建和销毁线程所带来的额外开销。希望本文能够帮助读者更好地理解和应用线程池。

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