五种线程池的对比与使用

今天对五种常见的java内置线程池进行讲解。

线程使用的demo

public static void cache() {
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        long start = System.currentTimeMillis();
        pool.execute(() -> {
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                sum = (int) Math.sqrt(i * i - 1 + i);
                System.out.println(sum);
            }
        });
        System.out.println("cache: " + (System.currentTimeMillis() - start));
    }

newCachedThreadPool

• 重用之前的线程
• 适合执行许多短期异步任务的程序。
• 调用 execute() 将重用以前构造的线程
• 如果没有可用的线程，则创建一个新线程并添加到池中
• 默认为60s未使用就被终止和移除
• 长期闲置的池将会不消耗任何资源

源码：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

通过源码可以看出底层调用的是ThreadPoolExecutor方法，传入一个同步的阻塞队列实现缓存。

下面说一下ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

通过源码可以看出，我们可以传入线程池的核心线程数(最小线程数)，最大线程数量，保持时间，时间单位，阻塞队列这些参数，最大线程数设置为jvm可用的cpu数量为最佳实践

newWorkStealingPool

• 获取当前可用的线程数量进行创建作为并行级别
• 使用ForkJoinPool

源码：

public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
        return new ForkJoinPool
            (Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
             ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
             null, true);
    }

通过源码可以看出底层调用的是ForkJoinPool线程池

下面说一下ForkJoinPool

public ForkJoinPool(int parallelism,
                        ForkJoinWorkerThreadFactory factory,
                        UncaughtExceptionHandler handler,
                        boolean asyncMode) {
        this(checkParallelism(parallelism),
             checkFactory(factory),
             handler,
             asyncMode ? FIFO_QUEUE : LIFO_QUEUE,
             "ForkJoinPool-" + nextPoolId() + "-worker-");
        checkPermission();
    }

使用一个无限队列来保存需要执行的任务，可以传入线程的数量，不传入，则默认使用当前计算机中可用的cpu数量，使用分治法来解决问题，使用fork()和join()来进行调用

newSingleThreadExecutor

• 在任何情况下都不会有超过一个任务处于活动状态
• 与newFixedThreadPool(1)不同是不能重新配置加入线程，使用FinalizableDelegatedExecutorService进行包装
• 能保证执行顺序，先提交的先执行。
• 当线程执行中出现异常，去创建一个新的线程替换之
  源码：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

newFixedThreadPool

• 创建重用固定数量线程的线程池，不能随时新建线程
• 当所有线程都处于活动状态时，如果提交了其他任务，
  他们将在队列中等待一个线程可用
• 线程会一直存在，直到调用shutdown

源码：

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

newScheduledThreadPool

• 设定延迟时间，定期执行
• 空闲线程会进行保留

源码：

return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);

通过源码可以看出底层调用的是一个ScheduledThreadPoolExecutor，然后传入线程数量

下面来介绍一下ScheduledThreadPoolExecutor

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

通过源码可以看出底层调用了ThreadPoolExecutor，维护了一个延迟队列，可以传入线程数量，传入延时的时间等参数，下面给出一个demo

public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        for (int i = 0; i < 15; i = i + 5) {
            pool.schedule(() -> System.out.println("我被执行了，当前时间" + new Date()), i, TimeUnit.SECONDS);
        }
        pool.shutdown();
    }

执行结果

我被执行了，当前时间Fri Jan 12 11:20:41 CST 2018
我被执行了，当前时间Fri Jan 12 11:20:46 CST 2018
我被执行了，当前时间Fri Jan 12 11:20:51 CST 2018

有的小伙伴可能会用疑问，为什么使用schedule()而不使用submit()或者execute()呢，下面通过源码来分析

    public void execute(Runnable command) {
        schedule(command, 0, NANOSECONDS);
    }
    public Future<?> submit(Runnable task) {
        return schedule(task, 0, NANOSECONDS);
    }

通过源码可以发现这两个方法都是调用的schedule(),而且将延时时间设置为了0，所以想要实现延时操作，需要直接调用schedule()

下面我们再来分析一下submit()和execute()的以及shutdown()和shutdownNow()的区别

• submit()，提交一个线程任务，可以接受回调函数的返回值吗，适用于需要处理返回着或者异常的业务场景
• execute()，执行一个任务，没有返回值
• shutdown()，表示不再接受新任务，但不会强行终止已经提交或者正在执行中的任务
• shutdownNow()，对于尚未执行的任务全部取消，正在执行的任务全部发出interrupt()，停止执行

五种线程池的适应场景

1. newCachedThreadPool：用来创建一个可以无限扩大的线程池，适用于服务器负载较轻，执行很多短期异步任务。
2. newFixedThreadPool：创建一个固定大小的线程池，因为采用无界的阻塞队列，所以实际线程数量永远不会变化，适用于可以预测线程数量的业务中，或者服务器负载较重，对当前线程数量进行限制。
3. newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池，适用于需要保证顺序执行各个任务，并且在任意时间点，不会有多个线程是活动的场景。
4. newScheduledThreadPool：可以延时启动，定时启动的线程池，适用于需要多个后台线程执行周期任务的场景。
5. newWorkStealingPool：创建一个拥有多个任务队列的线程池，可以减少连接数，创建当前可用cpu数量的线程来并行执行，适用于大耗时的操作，可以并行来执行

以上就是今天所想要分享的内容，由于并发接触并不深入，如有错误，请联系博主

浩瀚星辰中渺小的我们，却有着改变世界的梦想

作者：Stalary
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