Java 使用new Thread和线程池的区别

本文转至：https://www.cnblogs.com/cnmenglang/p/6273761.html , 孟凡柱的专栏 的博客，在此谢谢博主！

1.new Thread的弊端
执行一个异步任务你还只是如下new Thread吗

new Thread(new Runnable() {
  
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
    }
}).start();

 说说弊端：

a. 每次new Thread新建对象性能差。
b. 线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致死机或oom。
c. 缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。
相比new Thread，Java提供的四种线程池的好处在于：
a. 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。
b. 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
c. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

2.Executors提供四种线程池

newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。线程池的规模不存在限制。
newFixedThreadPool 创建一个固定长度线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool 创建一个固定长度线程池，支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

 下面代码说明：

(1). newCachedThreadPool
创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。示例代码如下：

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    final int index = i;
    try {
        Thread.sleep(index * 1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
  
    cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
  
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(index);
        }
    });
}

 线程池为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。

(2). newFixedThreadPool
创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。示例代码如下：

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    final int index = i;
    fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
  
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println(index);
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });
}

因为线程池大小为3，每个任务输出index后sleep 2秒，所以每两秒打印3个数字。

定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。

(3) newScheduledThreadPool
创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下：

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
  
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("delay 3 seconds");
    }
}, 3, TimeUnit.SECONDS);

 表示延迟3秒执行。

定期执行示例代码如下：

scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
  
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
    }
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延迟1秒后每3秒执行一次。

ScheduledExecutorService比Timer更安全，功能更强大。

(4)、newSingleThreadExecutor
创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。示例代码如下：

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    final int index = i;
    singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
  
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println(index);
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });
}

 结果依次输出，相当于顺序执行各个任务。

2.ExecutorService中submit和execute的区别

以下这是submit 的源码：

public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {
    
    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
        return new FutureTask<T>(runnable, value);
    }

    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
        return new FutureTask<T>(callable);
    }

    public Future<?> submit(Runnable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

    public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task, result);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }
   //....
}

可以看出submit最终返回的是FutureTask对象，而execute:

public interface Executor {
    
    void execute(Runnable command);
}

具体的实现在ThreadPoolExecutor类中

 public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
 
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

所以，submit内部调用execute，且submit有返回值，方便exception处理。

submit Demo:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        List<Future<String>> resultList = new ArrayList<Future<String>>();

        // 创建10个任务并执行
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            // 使用ExecutorService执行Callable类型的任务，并将结果保存在future变量中
            Future<String> future = executorService.submit(new TaskWithResult(i));
            // 将任务执行结果存储到List中
            resultList.add(future);
        }
        executorService.shutdown();

        // 遍历任务的结果
        for (Future<String> fs : resultList) {
            try {
                System.out.println(fs.get()); // 打印各个线程（任务）执行的结果
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                executorService.shutdownNow();
                e.printStackTrace();
                return;
            }
        }
    }
}
class TaskWithResult implements Callable<String> {
    private int id;

    public TaskWithResult(int id) {
        this.id = id;
    }

    /**
     * 任务的具体过程，一旦任务传给ExecutorService的submit方法，则该方法自动在一个线程上执行。
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public String call() throws Exception {
        System.out.println("call()方法被自动调用,干活！！！             " + Thread.currentThread().getName());
        if (new Random().nextBoolean())
            throw new TaskException("Meet error in task." + Thread.currentThread().getName());
        // 一个模拟耗时的操作
        for (int i =9; i > 0; i--)
            ;
        return "call()方法被自动调用，任务的结果是：" + id + "    " + Thread.currentThread().getName();
    }
}

class TaskException extends Exception {
    public TaskException(String message) {
        super(message);
    }
}

Runnable和Callable的区别是，
(1)Callable规定的方法是call(),Runnable规定的方法是run().
(2)Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值得
(3)call方法可以抛出异常，run方法不可以
(4)运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。