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[JAVA][线程池]

[JAVA][线程池]

作者: lgy_gg | 来源:发表于2017-04-16 12:50 被阅读0次

1.线程池理解

线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程，程序将一个Runnable对象传给线程池，线程池就会启动一条线程来执行该对象的run方法，当run方法执行结束后，该线程并不会死亡，而是再次返回线程池中成为空闲状态，等待执行下一个Runnable对象的run方法。
线程池是为突然大量爆发的线程设计的，通过有限的几个固定线程为大量的操作服务，减少了创建和销毁线程所需的时间，从而提高效率。
线程池用于并发运行若干个执行时间不长且互不干预的任务。在JDK 1.5的java.lang.concurrent包里提供了实现线程池的方法。

2.线程池结构分析

1）线程池的生成

实现线程池的主要接口是ExecutorService，他实现了Executor接口， ExecutorService是通过ThreadPoolExecutor类实例化一个线程池的。而Executors是生成各种线程池的工厂。

//Executors工厂里生成CachedThreadPool线程池的一个方法    
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

可以看出来，在Executors工厂里，通过ThreadPoolExecutor实例化了一个线程池。并返回ExecutorService 。
还有一种计划线程池，这种线程池主要用于定时任务和固定周期的重复任务，也就是ScheduledExecutorService，这个接口继承了ExecutorService ，这种线程池也是通过Executors工厂实例化的，在Executors工厂里，这种线程池是通过ScheduledThreadPoolExecutor来实例化的，ScheduledThreadPoolExecutor是继承了ThreadPoolExecutor类。

//Executors工厂里生产的计划任务
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

所以我们知道有两种线程池，分别是ExecutorService 和ScheduledExecutorService，而ScheduledExecutorService是继承了ExecutorService 。
（1）ExecutorService ，这个接口有四种线程池，分别是newCachedThreadPool，newFixedThreadPool，SingleThreadExecutor和newWorkStealingPool。
（2）ScheduledExecutorService有两种线程池，分别是newScheduledThreadPool和newSingleThreadScheduledExecutor。

2）执行任务

ExecutorService 执行任务有三个方法，分别是execute,submit和invoke。而ScheduledExecutorService，还有一个schedule方法。
1）execute

 void execute(Runnable command);

接收 java.lang.Runnable 对象作为参数，并且以异步的方式执行它,执行这个方法是没有返回值的。
2）submit

Future<?> submit(Runnable task);
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);

submit可以执行Runable和Callable的任务，会返回一个Future对象。
3）invoke

    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;

invoke只执行Callable任务，有两个关于invoke的方法，分别是invokeAny和invokeAll。
4）schedule

    public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,
                                       long delay, TimeUnit unit);
    public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,
                                           long delay, TimeUnit unit);

这个方法是ScheduledExecutorService里的，也能执行Runable和Callable任务。

3)中断任务

线程池是可以中断的通过shutdown和shutdownNow。
（1）shutdown()
当线程池调用该方法时,线程池的状态则立刻变成SHUTDOWN状态。此时，则不能再往线程池中添加任何任务，否则将会抛出RejectedExecutionException异常。但是，此时线程池不会立刻退出，直到添加到线程池中的任务都已经处理完成，才会退出。
（2）shutdownNow()
根据JDK文档描述，大致意思是：执行该方法，线程池的状态立刻变成STOP状态，并试图停止所有正在执行的线程，抛出java.io.InterruptedIOException异常不再处理还在池队列中等待的任务，当然，它会返回那些未执行的任务。它试图终止线程的方法是通过调用Thread.interrupt()方法来实现的，但是大家知道，这种方法的作用有限，如果线程中没有sleep 、wait、Condition、定时锁等应用, interrupt()方法是无法中断当前的线程的。所以，ShutdownNow()并不代表线程池就一定立即就能退出，它可能必须要等待所有正在执行的任务都执行完成了才能退出。

3.例子解析

1）ExecutorService

（1）newCachedThreadPoo

/**
 * @author Administrator 线程池的作用：
 * 
 *         线程池是为突然大量爆发的线程设计的，通过有限的几个固定线程为大量的操作服务，减少了创建和销毁线程所需的时间，从而提高效率。
 * 
 *         如果一个线程的时间非常长，就没必要用线程池了(不是不能作长时间操作，而是不宜。)，况且我们还不能控制线程池中线程的开始、挂起、和中止。
 *         
 *         线程池为无限大,newCachedThreadPool 只会重用空闲并且可用的线程，如果没有空闲的可用线程，就只能不停地创建新线程，这样可能会造成OOM
 */
public class TestnewCachedThreadPool extends Activity {

    private ExecutorService executorService = null;
    private String path = Environment.getExternalStorageDirectory()+"/lgyThreadPool/CachedThreadPool/";
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.test);
        executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1206/18/c0/12043463_1339987116996.jpg", path, "img1.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1209/13/c0/13829920_1347512303112.jpg", path, "img2.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://img5.imgtn.bdimg.com/it/u=376657532,1073811657&fm=23&gp=0.jpg", path, "img3.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://www.shusp.com/wp-content/uploads/2015/11/4vAcI1TdZh3D07tWjctIFQvv5r1.jpg", path, "img4.jpg"));
    }
}

（2）newFixedThreadPool

/**
 * FixedThreadPool 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
 */
public class TestnewFixedThreadPool extends Activity {

    private Button btn_cancel = null;
    private ExecutorService executorService = null;
    private String path = Environment.getExternalStorageDirectory()
            + "/lgyThreadPool/FixedThreadPool/";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.test);
        executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1206/18/c0/12043463_1339987116996.jpg", path, "img1.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1209/13/c0/13829920_1347512303112.jpg", path, "img2.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://img5.imgtn.bdimg.com/it/u=376657532,1073811657&fm=23&gp=0.jpg", path, "img3.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://www.shusp.com/wp-content/uploads/2015/11/4vAcI1TdZh3D07tWjctIFQvv5r1.jpg", path, "img4.jpg"));
    
        btn_cancel = (Button) findViewById(R.id.button1);
        btn_cancel.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            
            @Override
            public void onClick(View v) {

                if (executorService!=null) {
                    //当线程池调用该方法时,线程池的状态则立刻变成SHUTDOWN状态。此时，则不能再往线程池中添加任何任务，
                    //否则将会抛出RejectedExecutionException异常。但是，此时线程池不会立刻退出，
                    //直到添加到线程池中的任务都已经处理完成，才会退出。
                    //executorService.shutdown();
                    
                    //根据JDK文档描述，大致意思是：执行该方法，线程池的状态立刻变成STOP状态，并试图停止所有正在执行的线程，抛出java.io.InterruptedIOException异常
                    //不再处理还在池队列中等待的任务，当然，它会返回那些未执行的任务。 
                    //它试图终止线程的方法是通过调用Thread.interrupt()方法来实现的，但是大家知道，这种方法的作用有限，
                    //如果线程中没有sleep 、wait、Condition、定时锁等应用, interrupt()方法是无法中断当前的线程的。
                    //所以，ShutdownNow()并不代表线程池就一定立即就能退出，它可能必须要等待所有正在执行的任务都执行完成了才能退出。
                    executorService.shutdownNow();
                }
            }
        });
    }
}

（3）newSingleThreadExecutor

/**
 * SingleThreadExecutor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。
 * 
 */
public class TestnewSingleThreadExecutor extends Activity {

    private Button btn_cancel = null;
    private ExecutorService executorService = null;
    private String path = Environment.getExternalStorageDirectory()+"/lgyThreadPool/SingleThreadExecutor/";
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.test);
        
        executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        
        executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1206/18/c0/12043463_1339987116996.jpg", path, "img1.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1209/13/c0/13829920_1347512303112.jpg", path, "img2.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://img5.imgtn.bdimg.com/it/u=376657532,1073811657&fm=23&gp=0.jpg", path, "img3.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://www.shusp.com/wp-content/uploads/2015/11/4vAcI1TdZh3D07tWjctIFQvv5r1.jpg", path, "img4.jpg"));

        
        //shutdown()可以让循环的任务终止
        btn_cancel = (Button) findViewById(R.id.button1);
        btn_cancel.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            
            @Override
            public void onClick(View v) {

                if (executorService!=null) {
                    
                    executorService.shutdown();
                }
            }
        });
    }
}

（4）newWorkStealingPool

/**
 * WorkStealingPool,任务窃取线程池，可以实例化一个ForkJoinPool对象，这个线程池主要适合将大任务分成小任务来解决的。
 * 创建一个线程池,保持足够的线程支持并行性水平,并可能使用多个队列减少争用。
 */
public class TestnewWorkStealingPool extends Activity {

    private Button btn_cancel = null;
    private ExecutorService executorService = null;
    private ForkJoinPool forkJoinPool = null;
    private String path = Environment.getExternalStorageDirectory()+"/lgyThreadPool/WorkStealingPool/";
    @TargetApi(24) @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.test);
        
        executorService = Executors.newWorkStealingPool();
        executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1206/18/c0/12043463_1339987116996.jpg", path, "img1.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1209/13/c0/13829920_1347512303112.jpg", path, "img2.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://img5.imgtn.bdimg.com/it/u=376657532,1073811657&fm=23&gp=0.jpg", path, "img3.jpg"));
        executorService.submit(new DownTask("http://www.shusp.com/wp-content/uploads/2015/11/4vAcI1TdZh3D07tWjctIFQvv5r1.jpg", path, "img4.jpg"));
        
        //shutdown()可以让循环的任务终止
        btn_cancel = (Button) findViewById(R.id.button1);
        btn_cancel.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            
            @Override
            public void onClick(View v) {

                if (executorService!=null) {
                    
                    executorService.shutdown();
                }
            }
        });
    }
}

2）ScheduledExecutorService

（1）newScheduledThreadPool

/**
 * ScheduledThreadPool核心线程数量固定，当非核心线程闲置时立即回收，主要用于定时任务和固定周期的重复任务
 * 
 */
public class TestnewScheduledThreadPool extends Activity {

    private Button btn_cancel = null;
    private ScheduledExecutorService executorService = null;
    private String path = Environment.getExternalStorageDirectory()+"/lgyThreadPool/ScheduledThreadPool/";
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.test);
        
        executorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
        
        //schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)
        //schedule延时执行任务
        //unit设置的是TimeUnit.SECONDS，即单位是秒，延时delay秒执行command任务
//      executorService.schedule(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1206/18/c0/12043463_1339987116996.jpg", path, "img1.jpg"), 1, TimeUnit.SECONDS);
//      executorService.schedule(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1209/13/c0/13829920_1347512303112.jpg", path, "img2.jpg"), 1, TimeUnit.SECONDS);
//      executorService.schedule(new DownTask("http://img5.imgtn.bdimg.com/it/u=376657532,1073811657&fm=23&gp=0.jpg", path, "img3.jpg"), 1, TimeUnit.SECONDS);
//      executorService.schedule(new DownTask("http://www.shusp.com/wp-content/uploads/2015/11/4vAcI1TdZh3D07tWjctIFQvv5r1.jpg", path, "img4.jpg"), 1, TimeUnit.SECONDS);
    
        //scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)
        //scheduleAtFixedRate执行延时并有重复动作的任务
        //unit设置的是TimeUnit.SECONDS，即单位是秒，第一次延时initialDelay秒执行，之后每period秒重复执行,如果上一次执行的时间超过了period秒，那么当上一次任务执行完成后将直接执行下一次任务，而不需再等待period秒再执行
//      executorService.scheduleAtFixedRate(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1206/18/c0/12043463_1339987116996.jpg", path, "img1.jpg"), 10, 1, TimeUnit.SECONDS);
        
        //scheduleWithFixedDelay(command, initialDelay, delay, unit)
        //scheduleWithFixedDelay执行延时并有重复动作的任务，但这个重复执行任务是阻塞的，只有执行完上一次任务，才会继续执行下一次任务
        //unit设置的是TimeUnit.SECONDS，即单位是秒，第一次延时initialDelay秒执行，只有当上一次任务执行完成后才会执行下一次，（上一次执行完成后，延时delay秒执行）然后重复执行括号里的动作
//      executorService.scheduleWithFixedDelay(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1206/18/c0/12043463_1339987116996.jpg", path, "img1.jpg"), 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
        
        //shutdown()可以让循环的任务终止
        btn_cancel = (Button) findViewById(R.id.button1);
        btn_cancel.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            
            @Override
            public void onClick(View v) {

                if (executorService!=null) {
                    
                    executorService.shutdown();
                }
            }
        });
    }
}

（2）newSingleThreadScheduledExecutor

/**
 * SingleThreadScheduledExecutor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,
 * 他在SingleThreadExecutor的功能基础上，还能实现定时任务和固定周期的重复任务。
 * 
 */
public class TestnewSingleThreadScheduledExecutor extends Activity {

    private Button btn_cancel = null;
    private ScheduledExecutorService executorService = null;
    private String path = Environment.getExternalStorageDirectory()+"/lgyThreadPool/SingleThreadScheduledExecutor/";
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.test);
        
        executorService = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
        
//      executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1206/18/c0/12043463_1339987116996.jpg", path, "img1.jpg"));
//      executorService.submit(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1209/13/c0/13829920_1347512303112.jpg", path, "img2.jpg"));
//      executorService.submit(new DownTask("http://img5.imgtn.bdimg.com/it/u=376657532,1073811657&fm=23&gp=0.jpg", path, "img3.jpg"));
//      executorService.submit(new DownTask("http://www.shusp.com/wp-content/uploads/2015/11/4vAcI1TdZh3D07tWjctIFQvv5r1.jpg", path, "img4.jpg"));

        Log.i("lgy", "SingleThreadExecutor========");
        executorService.schedule(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1206/18/c0/12043463_1339987116996.jpg", path, "img1.jpg"), 10, TimeUnit.SECONDS);
        executorService.schedule(new DownTask("http://img.pconline.com.cn/images/upload/upc/tx/wallpaper/1209/13/c0/13829920_1347512303112.jpg", path, "img2.jpg"), 10, TimeUnit.SECONDS);
        executorService.schedule(new DownTask("http://img5.imgtn.bdimg.com/it/u=376657532,1073811657&fm=23&gp=0.jpg", path, "img3.jpg"), 2, TimeUnit.SECONDS);
        executorService.schedule(new DownTask("http://www.shusp.com/wp-content/uploads/2015/11/4vAcI1TdZh3D07tWjctIFQvv5r1.jpg", path, "img4.jpg"), 2, TimeUnit.SECONDS);
        //executorService.schedule运行结果：
//              03-30 15:34:56.050: I/lgy(25106): SingleThreadExecutor========
//              03-30 15:34:58.090: I/lgy(25106): img3.jpg is downloaded start
//              03-30 15:34:58.110: I/lgy(25106): img3.jpg is downloaded finish
//              03-30 15:34:58.200: I/lgy(25106): img4.jpg is downloaded start
//              03-30 15:34:58.470: I/lgy(25106): img4.jpg is downloaded finish
//              03-30 15:35:06.150: I/lgy(25106): img1.jpg is downloaded start
//              03-30 15:35:09.240: I/lgy(25106): img1.jpg is downloaded finish
//              03-30 15:35:09.490: I/lgy(25106): img2.jpg is downloaded start
//              03-30 15:35:13.510: I/lgy(25106): img2.jpg is downloaded finish

        
        //shutdown()可以让循环的任务终止
        btn_cancel = (Button) findViewById(R.id.button1);
        btn_cancel.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            
            @Override
            public void onClick(View v) {

                if (executorService!=null) {
                    
                    executorService.shutdown();
                }
            }
        });
    }
}

4.参考文章

http://blog.csdn.net/lonelyroamer/article/details/7993637
http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/17465497
http://justsee.iteye.com/blog/999189

5.源码地址

http://download.csdn.net/detail/lgywsdy/9815653

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