Java並發編程：4種線程池和緩沖隊列BlockingQueue

阿新 • • 發佈：2017-10-08

rup for public alt 延遲控制線 [] println 大小

一. 線程池簡介

1. 線程池的概念：

線程池就是首先創建一些線程，它們的集合稱為線程池。使用線程池可以很好地提高性能，線程池在系統啟動時即創建大量空閑的線程，程序將一個任務傳給線程池，線程池就會啟動一條線程來執行這個任務，執行結束以後，該線程並不會死亡，而是再次返回線程池中成為空閑狀態，等待執行下一個任務。

2. 線程池的工作機制

2.1 在線程池的編程模式下，任務是提交給整個線程池，而不是直接提交給某個線程，線程池在拿到任務後，就在內部尋找是否有空閑的線程，如果有，則將任務交給某個空閑的線程。

2.1 一個線程同時只能執行一個任務，但可以同時向一個線程池提交多個任務。

3. 使用線程池的原因：

多線程運行時間，系統不斷的啟動和關閉新線程，成本非常高，會過渡消耗系統資源，以及過渡切換線程的危險，從而可能導致系統資源的崩潰。這時，線程池就是最好的選擇了。

二. 四種常見的線程池詳解

1. 線程池的返回值ExecutorService簡介：

ExecutorService是Java提供的用於管理線程池的類。該類的兩個作用：控制線程數量和重用線程

2. 具體的4種常用的線程池實現如下：（返回值都是ExecutorService）

2.1 Executors.newCacheThreadPool()：可緩存線程池，先查看池中有沒有以前建立的線程，如果有，就直接使用。如果沒有，就建一個新的線程加入池中，緩存型池子通常用於執行一些生存期很短的異步型任務

示例代碼：

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 4 import java.util.concurrent.Executors;
 5 
 6 public class ThreadPoolExecutorTest {
 7     public static void main(String[] args) {
 8         //創建一個可緩存線程池
 9         ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
 
10         for (int i = 0; i < 10; i++) {
11             try {
12                 //sleep可明顯看到使用的是線程池裏面以前的線程，沒有創建新的線程
13                 Thread.sleep(1000);
14             } catch (InterruptedException e) {
15                 e.printStackTrace();
16             }
17             cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
18                 public void run() {
19                     //打印正在執行的緩存線程信息
20                     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行");
21                 }
22             });
23         }
24     }
25 }

View Code

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行

線程池為無限大，當執行當前任務時上一個任務已經完成，會復用執行上一個任務的線程，而不用每次新建線程

2.2 Executors.newFixedThreadPool(int n)：創建一個可重用固定個數的線程池，以共享的無界隊列方式來運行這些線程。

示例代碼：

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 4 import java.util.concurrent.Executors;
 5 
 6 public class ThreadPoolExecutorTest {
 7     public static void main(String[] args) {
 8         //創建一個可重用固定個數的線程池
 9         ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
10         for (int i = 0; i < 10; i++) {
11             fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
12                 public void run() {
13                     try {
14                         //打印正在執行的緩存線程信息
15                         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行");
16                         Thread.sleep(2000);
17                     } catch (InterruptedException e) {
18                         e.printStackTrace();
19                     }
20                 }
21             });
22         }
23     }
24 }

View Code

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行

因為線程池大小為3，每個任務輸出打印結果後sleep 2秒，所以每兩秒打印3個結果。
定長線程池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

2.3 Executors.newScheduledThreadPool(int n)：創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行

延遲執行示例代碼：

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.Executors;
 4 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 5 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 6 
 7 public class ThreadPoolExecutorTest {
 8     public static void main(String[] args) {
 9         //創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行——延遲執行
10         ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
11         //延遲1秒執行
12         scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
13             public void run() {
14                 System.out.println("延遲1秒執行");
15             }
16         }, 1, TimeUnit.SECONDS);
17     }
18 }

View Code

輸出結果：延遲1秒執行

定期執行示例代碼：

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.Executors;
 4 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 5 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 6 
 7 public class ThreadPoolExecutorTest {
 8     public static void main(String[] args) {
 9         //創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行——定期執行
10         ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
11         //延遲1秒後每3秒執行一次
12         scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
13             public void run() {
14                 System.out.println("延遲1秒後每3秒執行一次");
15             }
16         }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
17     }
18 }

View Code

輸出結果：

延遲1秒後每3秒執行一次
延遲1秒後每3秒執行一次
.............

2.4 Executors.newSingleThreadExecutor()：創建一個單線程化的線程池，它只會用唯一的工作線程來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。

示例代碼：

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 4 import java.util.concurrent.Executors;
 5 
 6 public class TestThreadPoolExecutor {
 7     public static void main(String[] args) {
 8         //創建一個單線程化的線程池
 9         ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
10         for (int i = 0; i < 10; i++) {
11             final int index = i;
12             singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
13                 public void run() {
14                     try {
15                         //結果依次輸出，相當於順序執行各個任務
16                         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在被執行,打印的值是:"+index);
17                         Thread.sleep(1000);
18                     } catch (InterruptedException e) {
19                         e.printStackTrace();
20                     }
21                 }
22             });
23         }
24     }
25 }

View Code

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:0
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:1
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:2
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:3
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:4
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:5
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:6
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:7
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:8
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:9

三. 緩沖隊列BlockingQueue和自定義線程池ThreadPoolExecutor

1. 緩沖隊列BlockingQueue簡介：

BlockingQueue是雙緩沖隊列。BlockingQueue內部使用兩條隊列，允許兩個線程同時向隊列一個存儲，一個取出操作。在保證並發安全的同時，提高了隊列的存取效率。

2. 常用的幾種BlockingQueue：

ArrayBlockingQueue（int i）:規定大小的BlockingQueue，其構造必須指定大小。其所含的對象是FIFO順序排序的。
LinkedBlockingQueue（）或者（int i）:大小不固定的BlockingQueue，若其構造時指定大小，生成的BlockingQueue有大小限制，不指定大小，其大小有Integer.MAX_VALUE來決定。其所含的對象是FIFO順序排序的。
PriorityBlockingQueue（）或者（int i）:類似於LinkedBlockingQueue，但是其所含對象的排序不是FIFO，而是依據對象的自然順序或者構造函數的Comparator決定。
SynchronizedQueue（）:特殊的BlockingQueue，對其的操作必須是放和取交替完成。

3. 自定義線程池（ThreadPoolExecutor和BlockingQueue連用）：

自定義線程池，可以用ThreadPoolExecutor類創建，它有多個構造方法來創建線程池。

常見的構造函數：ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)

示例代碼：

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 4 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 5 import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
 6 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 7 
 8 class TempThread implements Runnable {
 9 
10     @Override
11     public void run() {
12         // 打印正在執行的緩存線程信息
13         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在被執行");
14         try {
15             // sleep一秒保證3個任務在分別在3個線程上執行
16             Thread.sleep(1000);
17         } catch (InterruptedException e) {
18             e.printStackTrace();
19         }
20     }
21 
22 }
23 
24 public class TestThreadPoolExecutor {
25     public static void main(String[] args) {
26         // 創建數組型緩沖等待隊列
27         BlockingQueue<Runnable> bq = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10);
28         // ThreadPoolExecutor:創建自定義線程池，池中保存的線程數為3，允許最大的線程數為6
29         ThreadPoolExecutor tpe = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 50, TimeUnit.MILLISECONDS, bq);
30 
31         // 創建3個任務
32         Runnable t1 = new TempThread();
33         Runnable t2 = new TempThread();
34         Runnable t3 = new TempThread();
35         // Runnable t4 = new TempThread();
36         // Runnable t5 = new TempThread();
37         // Runnable t6 = new TempThread();
38 
39         // 3個任務在分別在3個線程上執行
40         tpe.execute(t1);
41         tpe.execute(t2);
42         tpe.execute(t3);
43         // tpe.execute(t4);
44         // tpe.execute(t5);
45         // tpe.execute(t6);
46 
47         // 關閉自定義線程池
48         tpe.shutdown();
49     }
50 }

View Code

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行

Java並發編程：4種線程池和緩沖隊列BlockingQueue

rup for public alt 延遲控制線 [] println 大小一. 線程池簡介 1. 線程池的概念：線程池就是首先創建一些線程，它們的集合稱為線程池。使用線程池可以很好地提高性能，線程池在系統啟動時即創建大量空閑的線程，程序將一個任務

Java並發編程：4種線程池和緩沖隊列BlockingQueue

一. 線程池簡介

二. 四種常見的線程池詳解

三. 緩沖隊列BlockingQueue和自定義線程池ThreadPoolExecutor

Java並發編程：4種線程池和緩沖隊列BlockingQueue

【Java 並發】Executor框架機制與線程池配置使用

Java並發（一）-了解線程安全

Java並發（10）- 簡單聊聊JDK中的七大阻塞隊列

Java並發編程（4）：守護線程與線程阻塞的四種情況

【Java並發編程】：守護線程與線程阻塞的四種情況

Java並發編程：淺析幾種線程安全模型 [轉]

Java並發編程：線程間協作的兩種方式：wait、notify、notifyAll和Condition

Java並發編程：如何創建線程

Java並發編程：Thread類的使用

Java並發編程：synchronized

轉：【Java並發編程】之五：volatile變量修飾符—意料之外的問題（含代碼）

【Java並發編程】之六：Runnable和Thread實現多線程的區別（含代碼）

轉：【Java並發編程】之七：使用synchronized獲取互斥鎖的幾點說明

轉：【Java並發編程】之二十：並發新特性—Lock鎖和條件變量（含代碼）

轉：【Java並發編程】之十八：第五篇中volatile意外問題的正確分析解答（含代碼）

轉：【Java並發編程】之十六：深入Java內存模型——happen-before規則及其對DCL的分析（含代碼）

轉：【Java並發編程】之十二：線程間通信中notifyAll造成的早期通知問題（含代碼）

轉：【Java並發編程】之十九：並發新特性—Executor框架與線程池（含代碼）

轉：【Java並發編程】之十一：線程間通信中notify通知的遺漏（含代碼）

Java並發編程：4種線程池和緩沖隊列BlockingQueue

一. 線程池簡介

二. 四種常見的線程池詳解

三. 緩沖隊列BlockingQueue和自定義線程池ThreadPoolExecutor

相關推薦