Java多線程 線程池

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實現一個線程需要實現Runnable介面，或繼承Thread類並實現run()方法。在run()方法中定義你需要線程完成的任務。

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!!");    }}

線程的一些操作和特徵：

1. 從線程中傳回值，可以實現Callable介面，並重寫call方法。
2. 線程休眠TimeUnit.MILLISECONDS.sleep()，TimeUnit是一個枚舉類
3. 線程可以設定優先權
4. 線程讓步yield()
5. 後台線程daemon，非後台線程結束時，後台線程將被殺死

 

線程池介面

為了簡化多線程編程java SE5提供了執行器類來為我們管理Thread對象，執行器類在最底層定義了一個Executor介面，並聲明了一個execute方法。

 

ExecutorService

是真正意義上的線程池介面，其聲明了一些線程池的基本方法，submit方法向線程池中提交一個任務並返回一個Future對象；shutdown方法在執行完先前提交的任務後，不再接受新任務；shutdownNow方法 試圖停止所有正在執行的任務，停止等待執行的任務，並返回等待執行工作清單。ExecutorService還有聲明了批量執行任務的方法，就不詳細介紹了。

 

ThreadPoolExecutor

是真正的線程池實現。其實現了Executor的execute方法，execute方法與submit方法的區別在於execute是沒有傳回值的。作為線程池，應當提供的功能有設定線程池的線程數量，提供存放等待執行線程的容器，以及對過剩的任務的處理方式，下面來看看ThreadPoolExecutor的建構函式。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                              int maximumPoolSize,                              long keepAliveTime,                              TimeUnit unit,                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,                              ThreadFactory threadFactory,                              RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize線程池中維持的線程數量，即使有線程是閒置。

maximumPoolSize線程池中最大的線程數

keepAliveTime超出corePoolSize的線程，在結束之前維持等待新任務的空閑狀態時間

unit時間單元SECONDS、MILLISECONDS、MICROSECONDS…

workQueue用於儲存等待執行的任務，需要注意的是該隊列僅保持有execute提交的任務

threadFactory executor建立新線程使用的工廠

handler用來處理超出線程池容量的任務

1. 向線程池中提交一個任務，當線程池中的線程數量少於corePoolSize時，會立即建立一個新的線程來處理該任務，而不管線程池中是否存在空閑線程；線程數量大於corePoolSize而少於maximumPoolSize時，會查看workQueue的情況，只有workQueue已滿時，才會建立新線程來處該任務。
2. 可以使用prestartCoreThread或prestartAllCoreThreads()來建立空閑線程等待任務執行。
3. 線程由ThreadFactory 建立，預設有Executors的ThreadFactory ，建立具有相同的線程組、優先順序、和非背景線程。
4. 任務隊列workQueue有三種類型，直接提交（Direct handoffs）、無界隊列（Unbounded queues）、有界隊列（Bounded queues）。
   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。簡單的講，這種方式
   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。
5. 任務拒絕RejectedExecutionHandler用來處理Executor關閉、有限隊列及有限的maximumPoolSize的容量超出問題。ThreadPoolExecutor定義了四種類型的RejectedExecutionHandler
   1. ThreadPoolExecutor.AbortPolicy拋出運行時RejectedExecutionException異常
   2. ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy線程調用運行該任務的 execute 本身。此策略提供簡單的反饋控制機制，能夠減緩新任務的提交速度。
   3. ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy不能執行的任務將被拋棄
   4. ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy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）
6. Hook函數，這個類提供了beforeExecute(Thread, Runnable)，afterExecute(Runnable, Throwable)介面，在執行一個任務的前後調用。

 

ScheduledExecutorService

是一個ExecutorService，它提供了在給定一個延時或周期性調度任務的功能。

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);

前兩個函數在等待延時delay後執行任務；scheduleAtFixedRate在等待時間delay後，並以period重複執行任務；scheduleWithFixedDelay在等待初始延時initialDelay後，並每次執行任務後等待delay重複執行任務。

 

Executors

Executors主要是提供了一些Factory 方法，用來產生常用的線程池：

1. public static ExecutorService newCachedThreadPool()，採用SynchronousQueue來儲存等待啟動並執行任務，maximumPoolSize為Integer的最大值。
2. public static ExecutorService newFixedThreadPool()，指定大小的線程池corePoolSize 和maximumPoolSize的大小相同，使用無界隊列LinkedBlockingQueue。
3. public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()，大小為1的FixedThreadPool，使用無界隊列LinkedBlockingQueue
4. public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool，建立可以指定延時執行或指定執行循環的線程池

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);}

 

參考資料:http://blog.csdn.net/sd0902/article/details/8395677, JDK 1.7 API

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