Java學習(十)：Java線程池執行個體

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　　線程池可以解決兩個不同問題：由於減少了每個任務調用的開銷，它們通常可以在執行大量非同步任務時提供增強效能，並且還可以提供綁定和管理資源（包括執行任務集時使用的線程）的方法。每個 ThreadPoolExecutor 還維護著一些基本的統計資料，如完成的任務數。 

　　Java常用的線程池有四種。Executors.newCachedThreadPool()（無界線程池，可以進行自動線程回收）、Executors.newFixedThreadPool(int)（固定大小線程池）、Executors.newSingleThreadExecutor()（單個後台線程），以及ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler)

　　1.Executors.newCachedThreadPool()（無界線程池，可以進行自動線程回收）

建立一個可根據需要建立新線程的線程池，但是在以前構造的線程可用時將重用它們。對於執行很多短期非同步任務的程式而言，這些線程池通常可提高程式效能。調用 execute 將重用以前構造的線程（如果線程可用）。如果現有線程沒有可用的，則建立一個新線程並添加到池中。終止並從緩衝中移除那些已有 60 秒鐘未被使用的線程。因此，長時間保持閒置線程池不會使用任何資源。

　　2.Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)（固定大小線程池）

建立一個可重用固定線程數的線程池，以共用的無界隊列方式來運行這些線程。在任意點，在大多數 nThreads 線程會處於處理任務的活動狀態。如果在所有線程處於活動狀態時提交附加任務，則在有可用線程之前，附加任務將在隊列中等待。如果在關閉前的執行期間由於失敗而導致任何線程終止，那麼一個新線程將代替它執行後續的任務（如果需要）。在某個線程被顯式地關閉之前，池中的線程將一直存在。

　　3.Executors.newSingleThreadExecutor()（單個後台線程）

建立一個使用單個 worker 線程的 Executor，以無界隊列方式來運行該線程。（注意，如果因為在關閉前的執行期間出現失敗而終止了此單個線程，那麼如果需要，一個新線程將代替它執行後續的任務）。可保證順序地執行各個任務，並且在任意給定的時間不會有多個線程是活動的。

　　4.ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler)

　　ThreadPoolExecutor 將根據 corePoolSize（參見 getCorePoolSize()）和 maximumPoolSize（參見 getMaximumPoolSize()）設定的邊界自動調整池大小。當新任務在方法 execute(java.lang.Runnable) 中提交時，如果啟動並執行線程少於 corePoolSize，則建立新線程來處理請求，即使其他輔助線程是閒置。如果啟動並執行線程多於 corePoolSize 而少於 maximumPoolSize，則僅當隊列滿時才建立新線程。如果設定的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 相同，則建立了固定大小的線程池。如果將 maximumPoolSize 設定為基本的無界值（如 Integer.MAX_VALUE），則允許池適應任意數量的並發任務。在大多數情況下，核心和最大池大小僅基於構造來設定，不過也可以使用 setCorePoolSize(int) 和 setMaximumPoolSize(int) 進行動態更改。

　　如果池中當前有多於 corePoolSize 的線程，則這些多出的線程在空閑時間超過 keepAliveTime 時將會終止這提供了當池處於非使用中時減少資源消耗的方法。

　　所有 BlockingQueue 都可用於傳輸和保持提交的任務。可以使用此隊列與池大小進行互動：如果啟動並執行線程少於 corePoolSize，則 Executor 始終首選添加新的線程，而不進行排隊。如果啟動並執行線程等於或多於 corePoolSize，則 Executor 始終首選將請求排入佇列，而不添加新的線程。如果無法將請求排入佇列，則建立新的線程，除非建立此線程超出 maximumPoolSize，在這種情況下，任務將被拒絕。

　　排隊有三種通用策略：

　　（1）直接提交。工作隊列的預設選項是 SynchronousQueue，它將任務直接提交給線程而不保持它們。在此，如果不存在可用於立即運行任務的線程，則試圖把任務排入佇列將失敗，因此會構造一個新的線程。此策略可以避免在處理可能具有內部依賴性的請求集時出現鎖。直接提交通常要求無界 maximumPoolSizes 以避免拒絕新提交的任務。當命令以超過隊列所能處理的平均數連續到達時，此策略允許無界線程具有增長的可能性。

　　（2）無界隊列。使用無界隊列（例如，不具有預定義容量的 LinkedBlockingQueue）將導致在所有 corePoolSize 線程都忙時新任務在隊列中等待。這樣，建立的線程就不會超過 corePoolSize。（因此，maximumPoolSize 的值也就無效了。）當每個任務完全獨立於其他任務，即任務執行互不影響時，適合於使用無界隊列；例如，在 Web 頁伺服器中。這種排隊可用於處理瞬態突發請求，當命令以超過隊列所能處理的平均數連續到達時，此策略允許無界線程具有增長的可能性。

　　（3）有界隊列。當使用有限的 maximumPoolSizes 時，有界隊列（如 ArrayBlockingQueue）有助於防止資源耗盡，但是可能較難調整和控制。隊列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型隊列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、作業系統資源和環境切換開銷，但是可能導致人工降低輸送量。如果任務頻繁阻塞（例如，如果它們是 I/O 邊界），則系統可能為超過您許可的更多線程安排時間。使用小型隊列通常要求較大的池大小，CPU 使用率較高，但是可能遇到不可接受的調度開銷，這樣也會降低輸送量。

　　將有限邊界用於最大線程和工作隊列容量，排隊任務已經飽和時，在方法 execute(java.lang.Runnable) 中提交的新任務將被拒絕。在以上兩種情況下，execute 方法都將調用其 RejectedExecutionHandler 的 RejectedExecutionHandler.rejectedExecution(java.lang.Runnable, java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor) 方法。下面提供了四種預定義的處理常式策略：

　　（1）在預設的ThreadPoolExecutor.AbortPolicy中，處理常式遭到拒絕將拋出運行時 RejectedExecutionException。

　　（2）在ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy中，線程調用運行該任務的execute本身，相當於直接調用run()方法。

　　（3）在ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy中，不能執行的任務將被刪除。

　　（4）在ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy中，如果執行程式尚未關閉，則位於工作隊列頭部的任務將被刪除，然後重試執行程式（如果再次失敗，則重複此過程）。

代碼舉例如下

 1 import java.text.SimpleDateFormat; 2 import java.util.Date; 3 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; 4 import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; 5 import java.util.concurrent.TimeUnit; 6  7 public class MyThread extends Thread 8 { 9     private String name;10     11     private static SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");12     13     public MyThread(String name)14     {15         this.name = name;16     }17     18     public void run()19     {20         try21         {22             System.out.println("Thread " + this.name + ":" + df.format(new Date()));23             Thread.sleep(1000); // 增加代碼執行時間24         }25         catch (InterruptedException e)26         {27             e.printStackTrace();28         }29     }30     31     public static void main(String[] args)32     {33         // 產生一個線程池。核心線程數3，最大線程數5，空閑線程回收時間1000ms，阻塞隊列長度5，隊列滿後新任務放棄34         ThreadPoolExecutor threadPool =35             new ThreadPoolExecutor(3, 5, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5),36                 new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());37         threadPool.execute(new MyThread("01"));// 需要返回結果時，用submit38         threadPool.execute(new MyThread("02"));39         threadPool.execute(new MyThread("03"));40         threadPool.execute(new MyThread("04"));41         threadPool.execute(new MyThread("05"));42         threadPool.execute(new MyThread("06"));43         threadPool.execute(new MyThread("07"));44         threadPool.execute(new MyThread("08"));45         threadPool.execute(new MyThread("09"));46         threadPool.execute(new MyThread("10"));47         threadPool.execute(new MyThread("11"));48         threadPool.execute(new MyThread("12"));49         50     }51 }

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列印結果

 1 Thread 01:12:49:25 2 Thread 03:12:49:25 3 Thread 10:12:49:25 4 Thread 02:12:49:25 5 Thread 09:12:49:25 6 Thread 04:12:49:26 7 Thread 05:12:49:26 8 Thread 06:12:49:26 9 Thread 07:12:49:2610 Thread 08:12:49:26

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依次添加12個任務時，

　　（1）前三個直接建立線程執行；

　　（2）4-8這5個任務進入隊列排隊等待執行；

　　（3）由於隊列已滿且maximumPoolSize=5，任務9、10建立線程執行（匯流排程數小於等於MaxSize），11、12直接拋棄；

　　（4）1、2、3、9、10任務執行結束，隊列中的任務執行；

　　（5）執行結束後，兩條線程在超過逾時時間（1000ms）後被終止，存活的線程保持corePoolSize=3大小，即使此時沒有任務。

 

 

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