Java多线程 线程池
实现一个线程需要实现Runnable接口,或继承Thread类并实现run()方法。在run()方法中定义你需要线程完成的任务。
public class LiftOff implements Runnable { protected int countDown = 10; private static int taskCount = 0; private final int id = taskCount++; public LiftOff(){ } public LiftOff(int count){ this.countDown = count; } public String state(){ return "#"+id+"("+(countDown>0?countDown:"LiftOff")+")."; } @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub while(countDown-- > 0){ System.out.print(state()); Thread.yield(); } System.out.println("liftoff already!!"); } }
线程的一些操作和特征:
- 从线程中返回值,可以实现Callable接口,并重写call方法。
- 线程休眠TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(),TimeUnit是一个枚举类
- 线程可以设置优先级
- 线程让步yield()
- 后台线程daemon,非后台线程结束时,后台线程将被杀死
线程池接口
为了简化多线程编程java SE5提供了执行器类来为我们管理Thread对象,执行器类在最底层定义了一个Executor接口,并声明了一个execute方法。
ExecutorService
是真正意义上的线程池接口,其声明了一些线程池的基本方法,submit方法向线程池中提交一个任务并返回一个Future对象;shutdown方法在执行完先前提交的任务后,不再接受新任务;shutdownNow方法 试图停止所有正在执行的任务,停止等待执行的任务,并返回等待执行任务列表。ExecutorService还有声明了批量执行任务的方法,就不详细介绍了。
ThreadPoolExecutor
是真正的线程池实现。其实现了Executor的execute方法,execute方法与submit方法的区别在于execute是没有返回值的。作为线程池,应当提供的功能有设置线程池的线程数量,提供存放等待执行线程的容器,以及对过剩的任务的处理方式,下面来看看ThreadPoolExecutor的构造函数。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)
corePoolSize线程池中维持的线程数量,即使有线程是空闲的。
maximumPoolSize线程池中最大的线程数
keepAliveTime超出corePoolSize的线程,在结束之前维持等待新任务的空闲状态时间
unit时间单元SECONDS、MILLISECONDS、MICROSECONDS…
workQueue用于保存等待执行的任务,需要注意的是该队列仅保持有execute提交的任务
threadFactory executor创建新线程使用的工厂
handler用来处理超出线程池容量的任务
- 向线程池中提交一个任务,当线程池中的线程数量少于corePoolSize时,会立即创建一个新的线程来处理该任务,而不管线程池中是否存在空闲线程;线程数量大于corePoolSize而少于maximumPoolSize时,会查看workQueue的情况,只有workQueue已满时,才会创建新线程来处该任务。
- 可以使用prestartCoreThread或prestartAllCoreThreads()来创建空闲线程等待任务执行。
- 线程由ThreadFactory 创建,默认有Executors的ThreadFactory ,创建具有相同的线程组、优先级、和非后台的线程。
- 任务队列workQueue有三种类型,直接提交(Direct handoffs)、无界队列(Unbounded queues)、有界队列(Bounded queues)。
- 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。简单的讲,这种方式
- 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。
- 任务拒绝RejectedExecutionHandler用来处理Executor关闭、有限队列及有限的maximumPoolSize的容量超出问题。ThreadPoolExecutor定义了四种类型的RejectedExecutionHandler
- ThreadPoolExecutor.AbortPolicy抛出运行时RejectedExecutionException异常
- ThreadPoolExecutor.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。
- ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy不能执行的任务将被抛弃
- ThreadPoolExecutor.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)
- Hook函数,这个类提供了beforeExecute(Thread, Runnable),afterExecute(Runnable, Throwable)接口,在执行一个任务的前后调用。
ScheduledExecutorService
是一个ExecutorService,它提供了在给定一个延时或周期性调度任务的功能。
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit); public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit); public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit); public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);
前两个函数在等待延时delay后执行任务;scheduleAtFixedRate在等待时间delay后,并以period重复执行任务;scheduleWithFixedDelay在等待初始延时initialDelay后,并每次执行任务后等待delay重复执行任务。
Executors
Executors主要是提供了一些工厂方法,用来产生常用的线程池:
- public static ExecutorService newCachedThreadPool(),采用SynchronousQueue来保存等待运行的任务,maximumPoolSize为Integer的最大值。
- public static ExecutorService newFixedThreadPool(),指定大小的线程池corePoolSize 和maximumPoolSize的大小相同,使用无界队列LinkedBlockingQueue。
- public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(),大小为1的FixedThreadPool,使用无界队列LinkedBlockingQueue
- public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool,创建可以指定延时执行或指定执行周期的线程池
public static void cachedPool() { ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 5; ++i) { exec.submit(new LiftOff()); } exec.shutdown(); } public static void fixedPool() { ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(3); for (int i = 0; i < 5; ++i) { exec.submit(new LiftOff()); } exec.shutdown(); } public static void singleThread() { ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor(); for (int i = 0; i < 5; ++i) { exec.submit(new LiftOff()); } exec.shutdown(); } public static void scheduledThread() { ScheduledThreadPoolExecutor exec = (ScheduledThreadPoolExecutor) Executors.newScheduledThreadPool(2); exec.scheduleAtFixedRate(new LiftOff(), 3, 12, TimeUnit.SECONDS); exec.scheduleAtFixedRate(new LiftOff(), 3, 6, TimeUnit.SECONDS); }
参考资料:http://blog.csdn.net/sd0902/article/details/8395677, JDK 1.7 API