JAVA中创建线程池的五种方法及比较
JAVA中创建线程池的五种方法及比较
之前写过JAVA中创建线程的三种方法及比较。这次来说说线程池。
JAVA中创建线程池主要有两类方法，一类是通过Executors工厂类提供的方法，该类提供了4种不同的线程池可供使用。另一类是通过ThreadPoolExecutor类进行自定义创建。
一、通过Executors类提供的方法。
1、newCachedThreadPool
创建一个可缓存的线程池，若线程数超过处理所需，缓存一段时间后会回收，若线程数不够，则新建线程。
代码例子：
1 private static void createCachedThreadPool() { 2 ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); 3 for (int i = 0; i < 10; i++) { 4 final int index = i; 5 executorService.execute(() -> { 6 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1 7 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index); 8 // 等待2秒 9 sleep(2000);10 });11 }12 }
效果：
因为初始线程池没有线程，而线程不足会不断新建线程，所以线程名都是不一样的。
2、newFixedThreadPool
创建一个固定大小的线程池，可控制并发的线程数，超出的线程会在队列中等待。
代码例子：
1 private static void createFixedThreadPool() { 2 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3); 3 for (int i = 0; i < 10; i++) { 4 final int index = i; 5 executorService.execute(() -> { 6 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1 7 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index); 8 // 等待2秒 9 sleep(2000);10 });11 }12 }
效果：
因为线程池大小是固定的，这里设置的是3个线程，所以线程名只有3个。因为线程不足会进入队列等待线程空闲，所以日志间隔2秒输出。
3、newScheduledThreadPool
创建一个周期性的线程池，支持定时及周期性执行任务。
代码例子：
1 private static void createScheduledThreadPool() { 2 ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(3); 3 System.out.println(DateUtil.now() + " 提交任务"); 4 for (int i = 0; i < 10; i++) { 5 final int index = i; 6 executorService.schedule(() -> { 7 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1 8 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index); 9 // 等待2秒10 sleep(2000);11 }, 3, TimeUnit.SECONDS);12 }13 }
效果：
因为设置了延迟3秒，所以提交后3秒才开始执行任务。因为这里设置核心线程数为3个，而线程不足会进入队列等待线程空闲，所以日志间隔2秒输出。
注意：这里用的是ScheduledExecutorService类的schedule()方法，不是ExecutorService类的execute()方法。
4、newSingleThreadExecutor
创建一个单线程的线程池，可保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。
代码例子：
1 private static void createSingleThreadPool() { 2 ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(); 3 for (int i = 0; i < 10; i++) { 4 final int index = i; 5 executorService.execute(() -> { 6 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1 7 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index); 8 // 等待2秒 9 sleep(2000);10 });11 }12 }
效果：
因为只有一个线程，所以线程名均相同，且是每隔2秒按顺序输出的。
二、通过ThreadPoolExecutor类自定义。
ThreadPoolExecutor类提供了4种构造方法，可根据需要来自定义一个线程池。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) { // 省略...
}
1、共7个参数如下：
（1）corePoolSize：核心线程数，线程池中始终存活的线程数。
（2）maximumPoolSize: 最大线程数，线程池中允许的最大线程数。
（3）keepAliveTime: 存活时间，线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。
（4）unit: 单位，参数keepAliveTime的时间单位，7种可选。
| 参数 | 描述 |
| TimeUnit.DAYS | 天 |
| TimeUnit.HOURS | 小时 |
| TimeUnit.MINUTES | 分 |
| TimeUnit.SECONDS | 秒 |
| TimeUnit.MILLISECONDS | 毫秒 |
| TimeUnit.MICROSECONDS | 微妙 |
| TimeUnit.NANOSECONDS | 纳秒 |
（5）workQueue: 一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，均为线程安全，7种可选。
| 参数 | 描述 |
| ArrayBlockingQueue | 一个由数组结构组成的有界阻塞队列。 |
| LinkedBlockingQueue | 一个由链表结构组成的有界阻塞队列。 |
| SynchronousQueue | 一个不存储元素的阻塞队列，即直接提交给线程不保持它们。 |
| PriorityBlockingQueue | 一个支持优先级排序的无界阻塞队列。 |
| DelayQueue | 一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列，只有在延迟期满时才能从中提取元素。 |
| LinkedTransferQueue | 一个由链表结构组成的无界阻塞队列。与SynchronousQueue类似，还含有非阻塞方法。 |
| LinkedBlockingDeque | 一个由链表结构组成的双向阻塞队列。 |
较常用的是LinkedBlockingQueue和Synchronous。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。
（6）threadFactory: 线程工厂，主要用来创建线程，默及正常优先级、非守护线程。
（7）handler：拒绝策略，拒绝处理任务时的策略，4种可选，默认为AbortPolicy。
| 参数 | 描述 |
| AbortPolicy | 拒绝并抛出异常。 |
| CallerRunsPolicy | 重试提交当前的任务，即再次调用运行该任务的execute()方法。 |
| DiscardOldestPolicy | 抛弃队列头部（最旧）的一个任务，并执行当前任务。 |
| DiscardPolicy | 抛弃当前任务。 |
2、顺便说下线程池的执行规则如下：
（1）当线程数小于核心线程数时，创建线程。
（2）当线程数大于等于核心线程数，且任务队列未满时，将任务放入任务队列。
（3）当线程数大于等于核心线程数，且任务队列已满：
若线程数小于最大线程数，创建线程。
若线程数等于最大线程数，抛出异常，拒绝任务。
代码例子：
1 private static void createThreadPool() { 2 ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2, 10, 3 1, TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<>(5, true), 4 Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); 5 for (int i = 0; i < 10; i++) { 6 final int index = i; 7 executorService.execute(() -> { 8 // 获取线程名称,默认格式:pool-1-thread-1 9 System.out.println(DateUtil.now() + " " + Thread.currentThread().getName() + " " + index);10 // 等待2秒11 sleep(2000);12 });13 }14 }
效果：
因为核心线程数为2，队列大小为5，存活时间1分钟，所以流程是第0-1号任务来时，陆续创建2个线程，然后第2-6号任务来时，因为无线程可用，均进入了队列等待，第7-9号任务来时，没有空闲线程，队列也满了，所以陆续又创建了3个线程。所以你会发现7-9号任务反而是先执行的。又因为各任务只需要2秒，而线程存活时间有1分钟，所以线程进行了复用，所以总共只创建了5个线程。
三、五种方式的优劣比较
说是5种方式的比较，其实就是2种方式的比较，为什么这么说？因为Executors类提供的4种方式，其底层其实都是通过ThreadPoolExecutor类来实现的。换句话说，就是Executors类工厂通过参数的组合，组装出了上面提到的4种类型线程池供不同场景使用。我们可以通过查看Executors类的源码来看看：
1、newCachedThreadPool
1 public static ExecutorService newCachedThreadPool() {2 return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,3 60L, TimeUnit.SECONDS,4 new SynchronousQueue<Runnable>());5 }因为SynchronousQueue队列不保持它们，直接提交给线程，相当于队列大小为0，而最大线程数为Integer.MAX_VALUE，所以线程不足时，会一直创建新线程，等到线程空闲时，又有60秒存活时间，从而实现了一个可缓存的线程池。
2、newFixedThreadPool
1 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {2 return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,3 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,4 new LinkedBlockingQueue<Runnable>());5 }因为核心线程数与最大线程数相同，所以线程池的线程数是固定的，而且没有限制队列的大小，所以多余的任务均会被放到队列排队，从而实现一个固定大小，可控制并发数量的线程池。
3、newScheduledThreadPool
1 public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {2 return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);3 }4 5 public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {6 super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,7 new DelayedWorkQueue());8 }
因为使用了延迟队列，只有在延迟期满时才能从中提取到元素，从而实现定时执行的线程池。而周期性执行是配合上层封装的其他类来实现的，可以看ScheduledExecutorService类的scheduleAtFixedRate方法。
4、newSingleThreadExecutor
1 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {2 return new FinalizableDelegatedExecutorService3 (new ThreadPoolExecutor(1, 1,4 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,5 new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));6 }
因为核心线程数与最大线程数相同，均为1，所以线程池的线程数是固定的1个，而且没有限制队列的大小，所以多余的任务均会被放到队列排队，从而实现一个单线程按指定顺序执行的线程池。
虽然看上去Executors类的封装，可以简化我们的使用，但事实上，阿里代码规范《阿里巴巴Java开发手册》中明确不建议使用Executors类提供的这4种方法：
【强制】线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。 Executors返回的线程池对象的弊端如下: FixedThreadPool和SingleThreadPool：允许的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致OOM。 CachedThreadPool和ScheduledThreadPool：允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致OOM。
再回头看看上面的源码，确实如此。所以我们应该使用ThreadPoolExecutor类来创建线程池，根据自己需要的场景来创建一个合适的线程池。