Java執行緒池是什麼？ Java線程池的詳細講解

本篇文章给大家带来的内容是关于Java线程池是什么？Java线程池的详细讲解，有一定的参考价值，有需要的朋友可以参考一下，希望对你有所帮助。

1、什么是线程池： 

java.util.concurrent.Executors提供了一个 java.util.concurrent.Executor接口的实现用于创建线程池

多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题，它可以显著减少处理器单元的闲置时间，增加处理器单元的吞吐能力。    

假设一个服务器完成一项任务所需时间为：T1 创建线程时间，T2 在线程中执行任务的时间，T3 销毁线程时间。

如果：T1 T3 远大于 T2，则可以采用线程池，以提高服务器性能。

一个线程池包括以下四个基本组成部分： 

• 1、线程池管理器（ThreadPool）：用于创建并管理线程池，包括 创建线程池，销毁线程池，添加新任务；

• 2、工作线程（PoolWorker）：线程池中线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务；

• 3、任务接口（Task）：每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，它主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等；

• 4、任务队列（taskQueue）：用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。

 线程池技术正是关注如何缩短或调整T1,T3时间的技术，从而提高服务器程序性能的。它把T1，T3分别安排在服务器程序的启动和结束的时间段或者一些空闲的时间段，这样在服务器程序处理客户请求时，不会有T1，T3的开销了。

线程池不仅调整T1,T3产生的时间段，而且它还显著减少了创建线程的数目，看一个例子：

假设一个服务器一天要处理50000个请求，并且每个请求需要一个单独的线程完成。在线程池中，线程数一般是固定的，所以产生线程总数不会超过线程池中线程的数目，而如果服务器不利用线程池来处理这些请求则线程总数为50000。一般线程池大小是远小于50000。所以利用线程池的服务器程序不会为了创建50000而在处理请求时浪费时间，从而提高效率。

2.常见线程池

①newSingleThreadExecutor

单个线程的线程池，即线程池中每次只有一个线程工作，单线程串行执行任务

②newFixedThreadExecutor(n)

固定数量的线程池，没提交一个任务就是一个线程，直到达到线程池的最大数量，然后后面进入等待队列直到前面的任务完成才继续执行

③newCacheThreadExecutor（推荐使用）

可缓存线程池，当线程池大小超过了处理任务所需的线程，那么就会回收部分空闲（一般是60秒无执行）的线程，当有任务来时，又智能的添加新线程来执行。

④newScheduleThreadExecutor

大小无限制的线程池，支持定时和周期性的执行线程

  java提供的线程池更加强大，相信理解线程池的工作原理，看类库中的线程池就不会感到陌生了。

文章2：

Java线程池使用说明

一简介

线程的使用在java中占有极其重要的地位，在jdk1.4极其之前的jdk版本中，关于线程池的使用是极其简陋的。在jdk1.5之后这一情况有了很大的改观。Jdk1.5之后加入了java.util.concurrent包，这个包中主要介绍java中线程以及线程池的使用。为我们在开发中处理线程的问题提供了非常大的帮助。

二：线程池

线程池的作用：

執行緒池作用就是限制系統中執行緒的數量。
     依照系統的環境狀況，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。

為什麼要用執行緒池:

1.減少了建立和銷毀執行緒的次數，每個工作執行緒都可以被重複利用，可執行多個任務。

2.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，而把伺服器累趴下(每個線程需要大約1MB內存，線程開的越多，消耗的記憶體就越大，最後當機)。

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

比較重要的幾個類別：

分類	#作用
##ExecutorService	真正的執行緒池介面。
ScheduledExecutorService	能和Timer/TimerTask類似，解決那些需要任務重複執行的問題。
ThreadPoolExecutor	#ExecutorService的預設實作。

###ScheduledThreadPoolExecutor#########繼承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService介面實現，週期性任務調度的類別實作。 ############

It is relatively complicated to configure a thread pool, especially if the principle of the thread pool is not very clear, it is very likely that the configured thread pool is not optimal, so some static factories are provided in the Executors class. Generate some commonly used thread pools.

1. newSingleThreadExecutor

Create a single-threaded thread pool. This thread pool has only one thread working, which is equivalent to a single thread executing all tasks serially. If the only thread ends abnormally, a new thread will replace it. This thread pool ensures that all tasks are executed in the order in which they are submitted.

2.newFixedThreadPool

Create a fixed-size thread pool. A thread is created each time a task is submitted, until the thread reaches the maximum size of the thread pool. The size of the thread pool remains unchanged once it reaches the maximum value. If a thread ends due to an execution exception, the thread pool will be replenished with a new thread.

3. newCachedThreadPool

Create a cacheable thread pool. If the size of the thread pool exceeds the threads required to process tasks,

then some idle threads (not executing tasks for 60 seconds) will be recycled. When the number of tasks increases, this thread pool can be added intelligently New thread to handle the task. This thread pool does not limit the size of the thread pool. The size of the thread pool depends entirely on the maximum thread size that the operating system (or JVM) can create.

4.newScheduledThreadPool

Create a thread pool of unlimited size. This thread pool supports timing and periodic execution of tasks.

Instance

1: newSingleThreadExecutor

package com.thread;
 /* * 
  *通过实现Runnable接口，实现多线程
 * Runnable类是有run()方法的；
 * 但是没有start方法
 * 参考：
 * http://blog.csdn.net/qq_31753145/article/details/50899119 * */

public class MyThread extends Thread { 

    @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub // super.run();
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在执行....");
    } 
}

package com.thread; 
import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; 
/* 
 * 通过实现Runnable接口，实现多线程
 * Runnable类是有run()方法的；
 * 但是没有start方法
 * 参考：
 * http://blog.csdn.net/qq_31753145/article/details/50899119 * */

public class singleThreadExecutorTest{ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub //创建一个可重用固定线程数的线程池
        ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor(); //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口;
 Thread t1=new MyThread();

        Thread t2=new MyThread();

        Thread t3=new MyThread();

        Thread t4=new MyThread();

        Thread t5=new MyThread(); //将线程放到池中执行；
 pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5); //关闭线程池
 pool.shutdown();

    }

}

Result:

pool-1-thread-1正在执行....
pool-1-thread-1正在执行....
pool-1-thread-1正在执行....
pool-1-thread-1正在执行....
pool-1-thread-1正在执行....

2newFixedThreadPool

 package com.thread; 
import java.util.concurrent.ExecutorService;
 import java.util.concurrent.Executors; 
/* * 通过实现Runnable接口，实现多线程
 * Runnable类是有run()方法的；
 * 但是没有start方法
 * 参考：
 * http://blog.csdn.net/qq_31753145/article/details/50899119 * */

public class fixedThreadExecutorTest{ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub //创建一个可重用固定线程数的线程池
        ExecutorService pool=Executors.newFixedThreadPool(2); //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口;
 Thread t1=new MyThread();

        Thread t2=new MyThread();

        Thread t3=new MyThread();

        Thread t4=new MyThread();

        Thread t5=new MyThread(); //将线程放到池中执行；
 pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5); //关闭线程池
 pool.shutdown();

    }

}

Result:

pool-1-thread-1正在执行....
pool-1-thread-1正在执行....
pool-1-thread-1正在执行....
pool-1-thread-1正在执行....
pool-1-thread-2正在执行....

3, newCachedThreadPool

package com.thread;
 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 import java.util.concurrent.Executors;
 /* 
 * 通过实现Runnable接口，实现多线程
 * Runnable类是有run()方法的；
 * 但是没有start方法
 * 参考：
 * http://blog.csdn.net/qq_31753145/article/details/50899119 * */

public class cachedThreadExecutorTest{ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub //创建一个可重用固定线程数的线程池
        ExecutorService pool=Executors.newCachedThreadPool(); //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口;
 Thread t1=new MyThread();

        Thread t2=new MyThread();

        Thread t3=new MyThread();

        Thread t4=new MyThread();

        Thread t5=new MyThread(); //将线程放到池中执行；
 pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5); //关闭线程池
 pool.shutdown();

    }

}

Result:

pool-1-thread-2正在执行....
pool-1-thread-1正在执行....
pool-1-thread-3正在执行....
pool-1-thread-4正在执行....
pool-1-thread-5正在执行....

4, newScheduledThreadPool

package com.thread; import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor; import java.util.concurrent.TimeUnit; 
/* * 通过实现Runnable接口，实现多线程
 * Runnable类是有run()方法的；
 * 但是没有start方法
 * 参考：
 * http://blog.csdn.net/qq_31753145/article/details/50899119 * */

public class scheduledThreadExecutorTest{ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub
 ScheduledThreadPoolExecutor exec =new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
       exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){//每隔一段时间就触发异常
 @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub //throw new RuntimeException();
            System.out.println("===================");

        }}, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);  

       exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){//每隔一段时间打印系统时间，证明两者是互不影响的
 @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub
 System.out.println(System.nanoTime());

        }}, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);

    }

}

Result:

===================
23119318857491
23121319071841
23123319007891
===================
23125318176937
23127318190359
===================
23129318176148
23131318344312
23133318465896
===================
23135319645812

Three: Detailed explanation of ThreadPoolExecutor

The signature of the complete construction method of ThreadPoolExecutor is: ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)</runnable> .

corePoolSize - The number of threads saved in the pool, including idle threads .

maximumPoolSize - The maximum number of threads allowed in the pool.

keepAliveTime - When the number of threads is greater than the core, this is the maximum time that excess idle threads wait for new tasks before terminating.

unit - The time unit of the keepAliveTime parameter.

workQueue - The queue used to hold tasks before execution. This queue only holds Runnable tasks submitted by the execute method.

threadFactory - The factory used by the executor to create a new thread.

handler - Handler used when execution is blocked due to exceeding the thread scope and queue capacity.

ThreadPoolExecutor is the underlying implementation of the Executors class.

In the JDK help document, there is such a passage:

"It is strongly recommended that programmers use the more convenient Executorsfactory methodExecutors.newCachedThreadPool () (unbounded thread pool, automatic thread recycling can be performed), Executors.newFixedThreadPool(int) (fixed size thread pool) Executors.newSingleThreadExecutor() (single background thread )

They all have predefined settings for most usage scenarios."

The source code of several classes is introduced below:

ExecutorService newFixedThreadPool (int nThreads) :Fixed size thread pool.

You can see that the sizes of corePoolSize and maximumPoolSize are the same (actually, as will be introduced later, the maximumPoolSize parameter is meaningless if an unbounded queue is used), and the setting table names of keepAliveTime and unit What? -It’s time to realize that you don’t want to keep alive! The last BlockingQueue chose LinkedBlockingQueue, which has a characteristic that it is unbounded.

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<runnable>());   

      }</runnable>

ExecutorService newSingleThreadExecutor(): single thread

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService   
                 (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<runnable>()));   
       }</runnable>

ExecutorService newCachedThreadPool(): Unbounded thread pool, can perform automatic thread recycling

This implementation is interesting. The first is the unbounded thread pool, so we can find that maximumPoolSize is big big. Secondly, SynchronousQueue is used in the selection of BlockingQueue. You may be a little unfamiliar with this BlockingQueue. Simply put: in this QUEUE, each insertion operation must wait for the corresponding removal operation of another thread.

 public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
   return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<runnable>());   
    }</runnable>

Let’s start with the parameter BlockingQueue workQueue. In the JDK, it has actually been made very clear that there are three types of queues.

All BlockingQueue can be used to transfer and hold submitted tasks. This queue can be used to interact with the pool size:

如果运行的线程少于 corePoolSize，则 Executor始终首选添加新的线程，而不进行排队。（如果当前运行的线程小于corePoolSize，则任务根本不会存放，添加到queue中，而是直接抄家伙（thread）开始运行）

如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则 Executor始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。

如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，除非创建此线程超出 maximumPoolSize，在这种情况下，任务将被拒绝。

queue上的三种类型。

排队有三种通用策略：

直接提交。工作队列的默认选项是 SynchronousQueue，它将任务直接提交给线程而不保持它们。在此，如果不存在可用于立即运行任务的线程，则试图把任务加入队列将失败，因此会构造一个新的线程。此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求集时出现锁。直接提交通常要求无界 maximumPoolSizes 以避免拒绝新提交的任务。当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。

无界队列。使用无界队列（例如，不具有预定义容量的 LinkedBlockingQueue）将导致在所有corePoolSize 线程都忙时新任务在队列中等待。这样，创建的线程就不会超过 corePoolSize。（因此，maximumPoolSize的值也就无效了。）当每个任务完全独立于其他任务，即任务执行互不影响时，适合于使用无界队列；例如，在 Web页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请求，当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。

有界队列。当使用有限的 maximumPoolSizes时，有界队列（如 ArrayBlockingQueue）有助于防止资源耗尽，但是可能较难调整和控制。队列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型队列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系统资源和上下文切换开销，但是可能导致人工降低吞吐量。如果任务频繁阻塞（例如，如果它们是 I/O边界），则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间。使用小型队列通常要求较大的池大小，CPU使用率较高，但是可能遇到不可接受的调度开销，这样也会降低吞吐量。  

BlockingQueue的选择。

例子一：使用直接提交策略，也即SynchronousQueue。

首先SynchronousQueue是无界的，也就是说他存数任务的能力是没有限制的，但是由于该Queue本身的特性，在某次添加元素后必须等待其他线程取走后才能继续添加。在这里不是核心线程便是新创建的线程，但是我们试想一样下，下面的场景。

我们使用一下参数构造ThreadPoolExecutor：

 new ThreadPoolExecutor( 2, 3, 30, TimeUnit.SECONDS, new  SynchronousQueue<runnable>(), new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());</runnable>

当核心线程已经有2个正在运行.

1. 此时继续来了一个任务（A），根据前面介绍的“如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则Executor始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。”,所以A被添加到queue中。

2. 又来了一个任务（B），且核心2个线程还没有忙完，OK，接下来首先尝试1中描述，但是由于使用的SynchronousQueue，所以一定无法加入进去。

3. 此时便满足了上面提到的“如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，除非创建此线程超出maximumPoolSize，在这种情况下，任务将被拒绝。”，所以必然会新建一个线程来运行这个任务。

4. 暂时还可以，但是如果这三个任务都还没完成，连续来了两个任务，第一个添加入queue中，后一个呢？queue中无法插入，而线程数达到了maximumPoolSize，所以只好执行异常策略了。

所以在使用SynchronousQueue通常要求maximumPoolSize是无界的，这样就可以避免上述情况发生（如果希望限制就直接使用有界队列）。对于使用SynchronousQueue的作用jdk中写的很清楚：此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求集时出现锁。

什么意思？如果你的任务A1，A2有内部关联，A1需要先运行，那么先提交A1，再提交A2，当使用SynchronousQueue我们可以保证，A1必定先被执行，在A1么有被执行前，A2不可能添加入queue中。

例子二：使用无界队列策略，即LinkedBlockingQueue

这个就拿newFixedThreadPool来说，根据前文提到的规则：

如果运行的线程少于 corePoolSize，则 Executor 始终首选添加新的线程，而不进行排队。那么当任务继续增加，会发生什么呢？

如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则 Executor 始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。OK，此时任务变加入队列之中了，那什么时候才会添加新线程呢？

如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，除非创建此线程超出 maximumPoolSize，在这种情况下，任务将被拒绝。这里就很有意思了，可能会出现无法加入队列吗？不像SynchronousQueue那样有其自身的特点，对于无界队列来说，总是可以加入的（资源耗尽，当然另当别论）。换句说，永远也不会触发产生新的线程！corePoolSize大小的线程数会一直运行，忙完当前的，就从队列中拿任务开始运行。所以要防止任务疯长，比如任务运行的实行比较长，而添加任务的速度远远超过处理任务的时间，而且还不断增加，不一会儿就爆了。

例子三：有界队列，使用ArrayBlockingQueue。

这个是最为复杂的使用，所以JDK不推荐使用也有些道理。与上面的相比，最大的特点便是可以防止资源耗尽的情况发生。

举例来说，请看如下构造方法：

 new ThreadPoolExecutor( 2, 4, 30, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<runnable>(2), new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());</runnable>

假设，所有的任务都永远无法执行完。

对于首先来的A,B来说直接运行，接下来，如果来了C,D，他们会被放到queue中，如果接下来再来E,F，则增加线程运行E，F。但是如果再来任务，队列无法再接受了，线程数也到达最大的限制了，所以就会使用拒绝策略来处理。

keepAliveTime

jdk中的解释是：当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

有点拗口，其实这个不难理解，在使用了“池”的应用中，大多都有类似的参数需要配置。比如数据库连接池，DBCP中的maxIdle，minIdle参数。

什么意思？接着上面的解释，后来向老板派来的工人始终是“借来的”，俗话说“有借就有还”，但这里的问题就是什么时候还了，如果借来的工人刚完成一个任务就还回去，后来发现任务还有，那岂不是又要去借？这一来一往，老板肯定头也大死了。

合理的策略：既然借了，那就多借一会儿。直到“某一段”时间后，发现再也用不到这些工人时，便可以还回去了。这里的某一段时间便是keepAliveTime的含义，TimeUnit为keepAliveTime值的度量。

RejectedExecutionHandler

另一种情况便是，即使向老板借了工人，但是任务还是继续过来，还是忙不过来，这时整个队伍只好拒绝接受了。

RejectedExecutionHandler接口提供了对于拒绝任务的处理的自定方法的机会。在ThreadPoolExecutor中已经默认包含了4中策略，因为源码非常简单，这里直接贴出来。

CallerRunsPolicy：线程调用运行该任务的 execute 本身。此策略提供简单的反馈控制机制，能够减缓新任务的提交速度。

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) { if (!e.isShutdown()) {

               r.run();

           }

       }

这个策略显然不想放弃执行任务。但是由于池中已经没有任何资源了，那么就直接使用调用该execute的线程本身来执行。

AbortPolicy：处理程序遭到拒绝将抛出运行时RejectedExecutionException

 这种策略直接抛出异常，丢弃任务。

DiscardPolicy：不能执行的任务将被删除

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {

       }

 这种策略和AbortPolicy几乎一样，也是丢弃任务，只不过他不抛出异常。

DiscardOldestPolicy：如果执行程序尚未关闭，则位于工作队列头部的任务将被删除，然后重试执行程序（如果再次失败，则重复此过程）

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) { 
if (!e.isShutdown()) {

               e.getQueue().poll();

               e.execute(r);

           }

       }

该策略就稍微复杂一些，在pool没有关闭的前提下首先丢掉缓存在队列中的最早的任务，然后重新尝试运行该任务。这个策略需要适当小心。

设想:如果其他线程都还在运行，那么新来任务踢掉旧任务，缓存在queue中，再来一个任务又会踢掉queue中最老任务。

总结：

keepAliveTime和maximumPoolSize及BlockingQueue的类型均有关系。如果BlockingQueue是无界的，那么永远不会触发maximumPoolSize，自然keepAliveTime也就没有了意义。

反之，如果核心数较小，有界BlockingQueue数值又较小，同时keepAliveTime又设的很小，如果任务频繁，那么系统就会频繁的申请回收线程。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
 return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<runnable>());
}</runnable>

以上是Java執行緒池是什麼？ Java線程池的詳細講解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！