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面試突擊：線程池有幾種創(chuàng)建方式？推薦使用哪種？
  • 通過 ThreadPoolExecutor 手動創(chuàng)建線程池。
  • 通過 Executors 執(zhí)行器自動創(chuàng)建線程池。

而以上兩類創(chuàng)建線程池的方式，又有 7 種具體實現(xiàn)方法，這 7 種實現(xiàn)方法分別是：

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  • Executors.newFixedThreadPool：創(chuàng)建一個固定大小的線程池，可控制并發(fā)的線程數(shù)，超出的線程會在隊列中等待。
  • Executors.newCachedThreadPool：創(chuàng)建一個可緩存的線程池，若線程數(shù)超過處理所需，緩存一段時間后會回收，若線程數(shù)不夠，則新建線程。
  • Executors.newSingleThreadExecutor：創(chuàng)建單個線程數(shù)的線程池，它可以保證先進先出的執(zhí)行順序。
  • Executors.newScheduledThreadPool：創(chuàng)建一個可以執(zhí)行延遲任務的線程池。
  • Executors.newSingleThreadScheduledExecutor：創(chuàng)建一個單線程的可以執(zhí)行延遲任務的線程池。
  • Executors.newWorkStealingPool：創(chuàng)建一個搶占式執(zhí)行的線程池(任務執(zhí)行順序不確定)【JDK 1.8 添加】。
  • ThreadPoolExecutor：手動創(chuàng)建線程池的方式，它創(chuàng)建時最多可以設置 7 個參數(shù)。

接下來我們分別來看這 7 種線程池的具體使用。

1.FixedThreadPool

創(chuàng)建一個固定大小的線程池，可控制并發(fā)線程數(shù)。使用 FixedThreadPool 創(chuàng)建 2 個固定大小的線程池，具體實現(xiàn)代碼如下：

public static void fixedThreadPool() {
    // 創(chuàng)建 2 個線程的線程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);

    // 創(chuàng)建任務
    Runnable runnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("任務被執(zhí)行,線程:" + Thread.currentThread().getName());
        }
    };

    // 線程池執(zhí)行任務(一次添加 4 個任務)
    // 執(zhí)行任務的方法有兩種:submit 和 execute
    threadPool.submit(runnable);  // 執(zhí)行方式 1:submit
    threadPool.execute(runnable); // 執(zhí)行方式 2:execute
    threadPool.execute(runnable);
    threadPool.execute(runnable);
}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

如果覺得以上方法比較繁瑣，還用使用以下簡單的方式來實現(xiàn)線程池的創(chuàng)建和使用：

public static void fixedThreadPool() {
    // 創(chuàng)建線程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
    // 執(zhí)行任務
    threadPool.execute(() -> {
        System.out.println("任務被執(zhí)行,線程:" + Thread.currentThread().getName());
    });
}

2.CachedThreadPool

創(chuàng)建一個可緩存的線程池，若線程數(shù)超過任務所需，那么多余的線程會被緩存一段時間后才被回收，若線程數(shù)不夠，則會新建線程。CachedThreadPool 使用示例如下：

public static void cachedThreadPool() {
    // 創(chuàng)建線程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
    // 執(zhí)行任務
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        threadPool.execute(() -> {
            System.out.println("任務被執(zhí)行,線程:" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        });
    }
}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

從上述結(jié)果可以看出，線程池創(chuàng)建了 10 個線程來執(zhí)行相應的任務。

使用場景

CachedThreadPool 是根據(jù)短時間的任務量來決定創(chuàng)建的線程數(shù)量的，所以它適合短時間內(nèi)有突發(fā)大量任務的處理場景。

3.SingleThreadExecutor

創(chuàng)建單個線程的線程池，它可以保證先進先出的執(zhí)行順序。SingleThreadExecutor 使用示例如下：

public static void singleThreadExecutor() {
    // 創(chuàng)建線程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
    // 執(zhí)行任務
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        threadPool.execute(() -> {
            System.out.println(index + ":任務被執(zhí)行");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        });
    }
}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

單個線程的線程池有什么意義?

單個線程的線程池相比于線程來說，它的優(yōu)點有以下 2 個：

  • 可以復用線程：即使是單個線程池，也可以復用線程。
  • 提供了任務管理功能：單個線程池也擁有任務隊列，在任務隊列可以存儲多個任務，這是線程無法實現(xiàn)的，并且當任務隊列滿了之后，可以執(zhí)行拒絕策略，這些都是線程不具備的。

4.ScheduledThreadPool

創(chuàng)建一個可以執(zhí)行延遲任務的線程池。使用示例如下：

public static void scheduledThreadPool() {
    // 創(chuàng)建線程池
    ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
    // 添加定時執(zhí)行任務(1s 后執(zhí)行)
    System.out.println("添加任務,時間:" + new Date());
    threadPool.schedule(() -> {
        System.out.println("任務被執(zhí)行,時間:" + new Date());
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
        }
    }, 1, TimeUnit.SECONDS);
}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

從上述結(jié)果可以看出，任務在 1 秒之后被執(zhí)行了，實現(xiàn)了延遲 1s 再執(zhí)行任務。

5.SingleThreadScheduledExecutor

創(chuàng)建一個單線程的可以執(zhí)行延遲任務的線程池，此線程池可以看作是 ScheduledThreadPool 的單線程池版本。它的使用示例如下：

public static void SingleThreadScheduledExecutor() {
    // 創(chuàng)建線程池
    ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    // 添加定時執(zhí)行任務(2s 后執(zhí)行)
    System.out.println("添加任務,時間:" + new Date());
    threadPool.schedule(() -> {
        System.out.println("任務被執(zhí)行,時間:" + new Date());
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
        }
    }, 2, TimeUnit.SECONDS);
}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

從上述結(jié)果可以看出，任務在 2 秒之后被執(zhí)行了。

6.newWorkStealingPool

創(chuàng)建一個搶占式執(zhí)行的線程池(任務執(zhí)行順序不確定)，此方法是 JDK 1.8 版本新增的，因此只有在 JDK 1.8 以上的程序中才能使用。newWorkStealingPool 使用示例如下：

public static void workStealingPool() {
    // 創(chuàng)建線程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newWorkStealingPool();
    // 執(zhí)行任務
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        threadPool.execute(() -> {
            System.out.println(index + " 被執(zhí)行,線程名:" + Thread.currentThread().getName());
        });
    }
    // 確保任務執(zhí)行完成
    while (!threadPool.isTerminated()) {
    }
}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

從上述結(jié)果可以看出，任務的執(zhí)行順序是不確定的，因為它是搶占式執(zhí)行的。

7.ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor 是最原始、也是最推薦的手動創(chuàng)建線程池的方式，它在創(chuàng)建時最多提供 7 個參數(shù)可供設置。ThreadPoolExecutor 使用示例如下：

public static void myThreadPoolExecutor() {
    // 創(chuàng)建線程池
    ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 100, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10));
    // 執(zhí)行任務
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        final int index = i;
        threadPool.execute(() -> {
            System.out.println(index + " 被執(zhí)行,線程名:" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

ThreadPoolExecutor 相比于其他創(chuàng)建線程池的優(yōu)勢在于，它可以通過參數(shù)來控制最大任務數(shù)和拒絕策略，讓線程池的執(zhí)行更加透明和可控，所以在阿里巴巴《Java開發(fā)手冊》是這樣規(guī)定的：

【強制要求】線程池不允許使用 Executors 去創(chuàng)建，而是通過 ThreadPoolExecutor 的方式，這樣的處理方式讓寫的同學更加明確線程池的運行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風險。

說明：Executors 返回的線程池對象的弊端如下：

1) FixedThreadPool 和 SingleThreadPool：允許的請求隊列長度為 Integer.MAX_VALUE，可能會堆積大量的請求，從而導致 OOM。

2)CachedThreadPool：允許的創(chuàng)建線程數(shù)量為 Integer.MAX_VALUE，可能會創(chuàng)建大量的線程，從而導致 OOM。

總結(jié)

線程池的創(chuàng)建方式總共有以下 7 種：

  • Executors.newFixedThreadPool：創(chuàng)建一個固定大小的線程池，可控制并發(fā)的線程數(shù)，超出的線程會在隊列中等待。
  • Executors.newCachedThreadPool：創(chuàng)建一個可緩存的線程池，若線程數(shù)超過處理所需，緩存一段時間后會回收，若線程數(shù)不夠，則新建線程。
  • Executors.newSingleThreadExecutor：創(chuàng)建單個線程數(shù)的線程池，它可以保證先進先出的執(zhí)行順序。
  • Executors.newScheduledThreadPool：創(chuàng)建一個可以執(zhí)行延遲任務的線程池。
  • Executors.newSingleThreadScheduledExecutor：創(chuàng)建一個單線程的可以執(zhí)行延遲任務的線程池。
  • Executors.newWorkStealingPool：創(chuàng)建一個搶占式執(zhí)行的線程池(任務執(zhí)行順序不確定)【JDK 1.8 添加】。
  • ThreadPoolExecutor：手動創(chuàng)建線程池的方式，它創(chuàng)建時最多可以設置 7 個參數(shù)。

而線程池的創(chuàng)建推薦使用最后一種 ThreadPoolExecutor 的方式來創(chuàng)建，因為使用它可以明確線程池的運行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風險。


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