Java线程池应用

在Java中，多线程有着广泛运用。在实际应用中，好的软件设计不建议手动创建和销毁线程。线程的创建和销毁是非常耗 CPU 和内存资源的，因为这需要 JVM 和操作系统的参与。为此，我们在面临多线程问题时，通常会采用线程池。一般情况下,每个线程池会由这些模块组成：一个任务队列,一个工作线程的集合,一个线程工厂,管理线程状态的元数据。

线程池可以解决两个问题：一是由于减少了每个任务调用的开销，它们通常可以在执行大量异步任务时提供增强的性能，并且还可以提供绑定和管理资源（包括执行任务集时使用的线程）的方法；二是每个 ThreadPoolExecutor 还维护着一些基本的统计数据，如完成的任务数。 

线程池均位于 java.util.concurrent包中。

ThreadPoolExecutor类的继承关系为：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService

其中，抽象类 AbstractExecutorService的继承关系为：

 public abstract class AbstractExecutorService extends Object implements ExecutorService

ExecutorService接口的继承关系为：

public interface ExecutorService extends Executor 

Executor是一个顶级接口。　　

　　Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。比较重要的几个类：

ExecutorService	真正的线程池接口。
ScheduledExecutorService	能和Timer/TimerTask类似，解决那些需要任务重复执行的问题。
ThreadPoolExecutor	ExecutorService的默认实现。
ScheduledThreadPoolExecutor	继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现。

在实际应用中，类Executors为我们提供了几个生成线程池的重要方法：Executors.newCachedThreadPool()，Executors.newFixedThreadPool(int)，Executors.newSingleThreadExecutor()等。其中：

1. newSingleThreadExecutor
创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
2.newFixedThreadPool
创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。
3. newCachedThreadPool
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（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。
4.newScheduledThreadPool
创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

　　Executors的的继承关系为：

public class Executors extends Object 

　　由于创建子线程可以有继承Thread类，实现Runnable接口，以及实现Callable接口三种方式，所以，我这里先通过这三种方式创建线程，然后再通过一个测试类通过线程池来运行。

package com.itszt.test;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * 线程池
 */
public class Test2 {
    //采用newFixedThreadPool()方法创建线程池，设置线程池中有2个线程
    //static ThreadPoolExecutor pool = (ThreadPoolExecutor) Executors.newFixedThreadPool(2);
    //或者采用下述方式生成线程连接池
    static ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);

    public static void main(String[] args) {
        Future<String> s1 = pool.submit(new MyCall());
        Future<String> s2 = pool.submit(new MyCall());
        try {
            System.out.println(s1.get());
            System.out.println(s2.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //切记：线程池不是线程执行结束就终止，而是手动终止
        pool.shutdown();
    }

    public static void main2(String[] args) {
        pool.submit(new MyRun("张三"));
        pool.submit(new MyRun("李四"));
        pool.submit(new MyRun("王五"));
        pool.submit(new MyRun("赵六"));
        //切记：线程池不是线程执行结束就终止，而是手动终止
        pool.shutdown();
    }

    public static void main1(String[] args) {
        pool.submit(new MyThread("张三"));
        pool.submit(new MyThread("李四"));
        pool.submit(new MyThread("王五"));
        pool.submit(new MyThread("赵六"));
        //切记：线程池不是线程执行结束就终止，而是手动终止
        pool.shutdown();
    }
}

//通过继承Thread创建线程
class MyThread extends Thread {
    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }

    int num = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (num >= 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);//线程休眠
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在数：" + num);
            num--;
        }
    }
}

//通过实现Runnable接口创建线程
class MyRun implements Runnable {
    public MyRun(String name) {
        Thread.currentThread().setName(name);
    }

    int num = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (num >= 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在数：" + num);
            num--;
        }
    }
}

//通过实现Callable接口创建线程
class MyCall implements Callable<String> {
    int num = 10;

    @Override
    public String call() throws Exception {
        while (num >= 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在数：" + num);
            num--;
        }
        return Thread.currentThread().getName() + "顺利执行";
    }
}

　　上述代码执行结果如下：

pool-1-thread-1正在数：10
pool-1-thread-2正在数：10
pool-1-thread-1正在数：9
pool-1-thread-2正在数：9
pool-1-thread-1正在数：8
pool-1-thread-2正在数：8
pool-1-thread-2正在数：7
pool-1-thread-1正在数：7
pool-1-thread-1正在数：6
pool-1-thread-2正在数：6
pool-1-thread-1正在数：5
pool-1-thread-2正在数：5
pool-1-thread-2正在数：4
pool-1-thread-1正在数：4
pool-1-thread-1正在数：3
pool-1-thread-2正在数：3
pool-1-thread-2正在数：2
pool-1-thread-1正在数：2
pool-1-thread-1正在数：1
pool-1-thread-2正在数：1
pool-1-thread-1正在数：0
pool-1-thread-2正在数：0
pool-1-thread-1顺利执行
pool-1-thread-2顺利执行