介绍 Java 自带的线程池

介绍 Java 自带的线程池

从 Java 5 开始，Java 提供了自己的线程池。线程池就是一个线程的容器，每次只执行额定数量的线程。 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor 就是这样的线程池。它很灵活，但使用起来也比较复杂，本文就对其做一个介绍。

 

首先是构造函数。以最简单的构造函数为例：

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1.      public ThreadPoolExecutor(  

2.                  int corePoolSize,  

3.                  int maximumPoolSize,  

4.                  long keepAliveTime,  

5.                  TimeUnit unit,  

6.                  BlockingQueue<Runnable> workQueue)  

 

看起来挺复杂的。这里介绍一下。

·                                 corePoolSize 指的是保留的线程池大小。

·                                 maximumPoolSize 指的是线程池的最大大小。

·                                 keepAliveTime 指的是空闲线程结束的超时时间。

·                                 unit 是一个枚举，表示 keepAliveTime 的单位。

·                                 workQueue 表示存放任务的队列。

 

我们可以从线程池的工作过程中了解这些参数的意义。线程池的工作过程如下：

1、线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。

2、当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：

    a. 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；

    b. 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入队列。

    c. 如果这时候队列满了，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要创建线程运行这个任务；

    d. 如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池会抛出异常，告诉调用者“我不能再接受任务了”。

3、当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。

4、当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

这样的过程说明，并不是先加入任务就一定会先执行。假设队列大小为 10，corePoolSize 为 3，maximumPoolSize 为 6，那么当加入 20 个任务时，执行的顺序就是这样的：首先执行任务 1、2、3，然后任务 4~13 被放入队列。这时候队列满了，任务 14、15、16 会被马上执行，而任务 17~20 则会抛出异常。最终顺序是：1、2、3、14、15、16、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13。下面是一个线程池使用的例子：

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1.      public static void main(String[] args) {  

2.          BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>();  

3.          ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);  

4.         

5.          for (int i = 0; i < 20; i++) {  

6.              executor.execute(new Runnable() {  

7.         

8.                  public void run() {  

9.                      try {  

10.                       Thread.sleep(1000);  

11.                   } catch (InterruptedException e) {  

12.                       e.printStackTrace();  

13.                   }  

14.                   System.out.println(String.format("thread %d finished", this.hashCode()));  

15.               }  

16.           });  

17.       }  

18.       executor.shutdown();  

19.   }  

 

对这个例子的说明如下：

1、BlockingQueue 只是一个接口，常用的实现类有 LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue。用 LinkedBlockingQueue 的好处在于没有大小限制。这样的话，因为队列不会满，所以 execute() 不会抛出异常，而线程池中运行的线程数也永远不会超过 corePoolSize 个，keepAliveTime 参数也就没有意义了。

2、shutdown() 方法不会阻塞。调用 shutdown() 方法之后，主线程就马上结束了，而线程池会继续运行直到所有任务执行完才会停止。如果不调用 shutdown() 方法，那么线程池会一直保持下去，以便随时添加新的任务。

到这里对于这个线程池还只是介绍了一小部分。ThreadPoolExecutor 具有很强的可扩展性，不过扩展它的前提是要熟悉它的工作方式。后面的文章将会介绍如何扩展 ThreadPoolExecutor 类。

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor 类提供了丰富的可扩展性。你可以通过创建它的子类来自定义它的行为。例如，我希望当每个任务结束之后打印一条消息，但我又无法修改任务对象，那么我可以这样写：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(size, maxSize, 1, TimeUnit.DAYS, queue) {
    @Override
    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        System.out.println("Task finished.");
    }
};

除了 afterExecute 方法之外，ThreadPoolExecutor 类还有 beforeExecute() 和 terminated() 方法可以重写，分别是在任务执行之前和整个线程池停止之后执行。

除了可以添加任务执行前后的动作之外， ThreadPoolExecutor 还允许你自定义当添加任务失败后的执行策略。你可以调用线程池的 setRejectedExecutionHandler() 方法，用自定义的 RejectedExecutionHandler 对象替换现有的策略。 ThreadPoolExecutor 提供 4 个现有的策略，分别是：

·                                 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：表示拒绝任务并抛出异常

·                                 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：表示拒绝任务但不做任何动作

·                                 ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：表示拒绝任务，并在调用者的线程中直接执行该任务

·                                 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：表示先丢弃任务队列中的第一个任务，然后把这个任务加进队列。

 

这里是一个例子：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(size, maxSize, 1, TimeUnit.DAYS, queue);

executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());

 

除此之外，你也可以通过实现 RejectedExecutionHandler 接口来编写自己的策略。下面是一个例子：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 1, TimeUnit.SECONDS, queue,
        new RejectedExecutionHandler() {
            public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
                System.out.println(String.format("Task %d rejected.", r.hashCode()));
            }
        }

);