java 執行緒池－非同步任務

一、簡單粗暴的線程

　　最原始的方式，當我們要並行的或者異步的執行一個任務的時候，我們會直接使用啟動一個線程的方式，如下面所示：

new Thread(new Runnable() {

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub  这里放你要执行的方法
    }
}).start();

　　但是像上面或者類似這種每次來都是用new 一個Thread出來的方式存在著很多的弊端，如下面：

每次new Thread新建對象性能差；

線程缺乏統一的管理，可以無限制新建線程，相互之間競爭，也可能佔用過多系統資源導致當機或OOM(Out of Memory)；

缺乏更多的功能，如定時執行、定期執行、執行緒中斷等。

二、線程池

　　為了解決這些問題，Jdk1.5之後加入了java.util.concurrent包，這個包中主要介紹java中線程以及線程池的使用。為我們在開發中處理線程的問題提供了非常大的幫助。

1、作用

　　根據系統的環境情況，可以自動或手動設定執行緒數量，達到運作的最佳效果；少了浪費了系統資源，多了造成系統擁擠效率不高。用線程池控制線程數量，其他線程排隊等候。一個任務執行完畢，再從佇列的中取最前面的任務開始執行。若佇列中沒有等待進程，則執行緒池的此資源處於等待。當一個新任務需要運行時，如果線程池中有等待的工作線程，就可以開始運行了；否則進入等待隊列。

2、為什麼要用線程池

重用存在的線程，減少物件創建、消亡的開銷，性能佳。

可有效控制最大並發執行緒數，提高系統資源的使用率，同時避免過多資源競爭，避免阻塞。

提供定時執行、定期執行、單執行緒、並發數控制等功能。

可以根據系統的承受能力，調整線程池中工作線線程的數目，防止因為消耗過多的內存，而把服務器累趴下(每個線程需要大約1MB內存，線程開的越多，消耗的記憶體也越大，最後當機)。

 3、主要的類別

　　Java裡面線程池的頂級介面是Executor，但是嚴格意義上講Executor並不是一個線程池，而只是一個執行線程的工具。真正的線程池介面是ExecutorService。

　　要配置一個執行緒池是比較複雜的，尤其是對於執行緒池的原理不是很清楚的情況下，很有可能配置的執行緒池不是較優的，因此在Executors類別提供了一些靜態工廠，產生一些常用的線程池。

1）newSingleThreadExecutor

　　建立一個單執行緒的執行緒池。這個執行緒池只有一個執行緒在工作，也就是相當於單執行緒串列執行所有任務。如果這個唯一的執行緒因為異常結束，那麼會有一個新的執行緒來取代它。此執行緒池保證所有任務的執行順序都按照任務的提交順序執行。

2）newFixedThreadPool

　　建立固定大小的執行緒池。每次提交一個任務就建立一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。執行緒池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個執行緒因為執行異常而結束，那麼執行緒池會補充一個新執行緒。

3）newCachedThreadPool

　　建立一個可快取的執行緒池。如果線程池的大小超過了處理任務所需的線程，

　　那麼就會回收部分空閒（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴作業系統（或者說JVM）能夠創建的最大線程大小。

4）newScheduledThreadPool

　　建立一個大小無限的執行緒池。此線程池支援定時以及週期性執行任務的需求。

三、實例

 1）newCachedThreadPool
　　創建一個可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閒線程，若無可回收，則新建線程。範例程式碼如下：

package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  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() {
    public void run() {
     System.out.println(index);
    }
   });
  }
 }
}

 　　線程池為無限大，執行第二個任務時第一個任務已經完成，會重複執行第一個任務的線程，而不用每次新建執行緒。

2）newFixedThreadPool
　　建立一個定長執行緒池，可控制執行緒最大並發數，超出的執行緒會在佇列中等待。範例程式碼如下：

package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
   final int index = i;
   fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
    public void run() {
     try {
      System.out.println(index);
      Thread.sleep(2000);
     } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
     }
    }
   });
  }
 }
}

　　因為執行緒池大小為3，每個任務輸出index後sleep 2秒，所以每兩秒列印3個數字。
　　定長執行緒池的大小最好根據系統資源進行設定。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

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：

package test;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
  scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
   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：

package test;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
  scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
   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。

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：

package test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolExecutorTest {
 public static void main(String[] args) {
  ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
   final int index = i;
   singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
    public void run() {
     try {
      System.out.println(index);
      Thread.sleep(2000);
     } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
     }
    }
   });
  }
 }
}

　结果依次输出，相当于顺序执行各个任务。

注意：以上的execute（）方法可以替换为submit（）方法，执行的结果是一样的。

四、submit（）和execute（）的区别

　　JDK5往后，任务分两类：一类是实现了Runnable接口的类，一类是实现了Callable接口的类。两者都可以被ExecutorService执行，它们的区别是：

execute(Runnable x) 没有返回值。可以执行任务，但无法判断任务是否成功完成。——实现Runnable接口

submit(Runnable x) 返回一个future。可以用这个future来判断任务是否成功完成。——实现Callable接口