Java并发42:Executor系列--Executors(下)-几类预定义的线程池ExecutorService和可调度线程池ScheduledExecutorService

本文主要是介绍Java并发42:Executor系列--Executors(下)-几类预定义的线程池ExecutorService和可调度线程池ScheduledExecutorService，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

本章继续学习Executors工具类。

1.Executors接口概述
@since 1.5

这个类定义了供Executor、ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory和Callable这些接口和类使用的工厂方法和工具方法。

Executors来自java.util.concurrent，是Executor并发框架的主要工具类。

Executors提供了以下几类方法：

第1类静态方法：将Runnable转换成Callable。
第2类静态方法：线程工厂(ThreadFactory)类。
第3类静态方法：实例化几类不可配置的线程池(ExecutorService和ScheduleExecutorService)。
第4类静态方法：实例化几类预先配置的常用线程池(ExecutorService)。
第5类静态方法：实例化几类预先配置的常用可调度线程池(ScheduleExecutorService)。
本章主要对第4、5类静态方法进行说说明。

2.第4类静态方法：几类预先配置的常用线程池
Executors通过静态方法提供以下几类预先配置的常用线程池：

2.1.newSingleThreadExecutor - 单任务线程池
使用一个单独的工作线程和无界工作队列的线程池。
需要注意的是：如果这个工作线程在关闭之前因为执行失败而终止，则如果需要去执行后续任务，可以新建一个线程代替它。
任务是按顺序执行的，任意时刻，都不会有超过一个以上的活动线程。
不同于等效的newFixedThreadPool(1)，newSingleThreadExecutor不能通过配置而达到使用额外线程的目的。
方法定义：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

从方法定义可知：

其实际是通过ThreadPoolExecutor构造的。
使用了代理类FinalizableDelegatedExecutorService，使之无法修改配置。
参数说明

corePoolSize = 1 --> 1.至多只有一个活动线程会长期存在
maximumPoolSize = 1 --> 3.因为无界队列，此参数无实际意义
keepAliveTime = 0L --> 4.因为无界队列，此参数无实际意义
TimeUnit = TimeUnit.MILLISECONDS --> 4.因为无界队列，此参数无实际意义
workQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>()) --> 2.无界队列，如果无可用核心线程，则新任务在此等待，不会再创建线程
实例代码：

System.out.println("===================== newSingleThreadExecutor - 单任务线程池");
//定义一个单任务线程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
//循环执行5个任务
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    //永远都是thread-1
    singleThreadExecutor.submit(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    });
}
Thread.sleep(1000);
singleThreadExecutor.shutdown();
System.out.println("===================== newSingleThreadExecutor - 单任务线程池");

运行结果：

===================== newSingleThreadExecutor - 单任务线程池
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
===================== newSingleThreadExecutor - 单任务线程池

结果说明：

从运行结果可知，无论向线程池中提交多少任务，其内只是pool-1-thread-1这个线程在执行。

2.2.newCachedThreadPool - 缓存线程池
创建一个线程池，这个线程池能够按需创建新线程，并且能够重用的之前创建的可用线程。
这个线程池会典型的提高处理多个短期异步任务的程序的新能。
如果有可用的线程，执行任务会尽量重用以前构建的线程。
如果没有可用的线程，将会创建一个新的线程，并将此线程添加到线程池中。
空闲超过60秒的线程将会被终止，并且从缓存中移除。
因此，即使这个线程池空闲再长时间，也不会消耗任何资源。
注意，可以通过ThreadPoolExecutor的构造函数，构造具有相似属性不同细节(例如：超时参数)的缓存线程池实现。
方法定义：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

从方法定义可知：

其实际是通过ThreadPoolExecutor构造的。
参数说明：

corePoolSize = 0 --> 1.不会存在长期存在的线程
maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE --> 3.最多创建2,147,483,647个线程
keepAliveTime = 60L --> 4.线程执行完任务后，最多空闲60秒，就会关闭
TimeUnit = TimeUnit.SECONDS --> 4.线程执行完任务后，最多空闲60秒，就会关闭
workQueue = new SynchronousQueue<Runnable>() --> 2.直传队列，新线程到达，不会等待，会直接创建新线程
实例代码：

System.out.println("===================== newCachedThreadPool - 缓存线程池");
//定义一个缓冲线程池
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
//创建5个线程
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    //如果无可用线程，则创建新线程
    cachedThreadPool.submit(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    });
}
//等待1秒
Thread.sleep(1000);
System.out.println();
//再次重新创建5个线程
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    //如果有可用线程，则重用之前创建的线程
    cachedThreadPool.submit(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    });
}
//等待1秒
Thread.sleep(70000);
System.out.println();
//再次重新创建5个线程
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    //如果有可用线程，则重用之前创建的线程
    cachedThreadPool.submit(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    });
}
Thread.sleep(1000);
cachedThreadPool.shutdown();
System.out.println("===================== newCachedThreadPool - 缓存线程池")

运行结果：

===================== newCachedThreadPool - 缓存线程池
pool-2-thread-1
pool-2-thread-3
pool-2-thread-4
pool-2-thread-5
pool-2-thread-2

pool-2-thread-3
pool-2-thread-4
pool-2-thread-1
pool-2-thread-2
pool-2-thread-5

pool-2-thread-6
pool-2-thread-7
pool-2-thread-8
pool-2-thread-9
pool-2-thread-10
===================== newCachedThreadPool - 缓存线程池

结果说明：

当无可用的空闲线程时，线程池会创建新的线程来执行新的任务。
当有可用的空闲线程时，线程池会优先使用之前创建的线程来执行新的任务。
线程的空闲时间超过60秒，就会关闭；这时再进来新的任务，线程池又会创建新线程来执行任务。
2.3.newFixedThreadPool - 固定大小线程池
创建一个线程池，这个线程池重复使用固定数量的线程池，以及一个共享的无界队列。
在任何时候，最多有nThreads个活动的线程。
如果所有的nThreads个线程都处于活动状态，则新提交的任务将会在队列中等待。
如果一个工作线程在关闭之前因为执行失败而终止，则如果需要去执行后续任务，可以新建一个线程代替它。
线程池中的线程会一直存在，直到显式的调用关闭方法shutdown或shutdownNow。
方法定义：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

从方法定义可知：

其实际是通过ThreadPoolExecutor构造的。
参数说明：

corePoolSize = nThreads --> 1.至多有nThreads个活动线程会长期存在
maximumPoolSize = nThreads --> 3.因为无界队列，此参数无实际意义
keepAliveTime = 0L --> 4.因为无界队列，此参数无实际意义
TimeUnit = TimeUnit.MILLISECOND --> 4.因为无界队列，此参数无实际意义
workQueue = new LinkedBlockedQueue<Runnable>()> --> 2.无界队列，如果无可用核心线程，则新任务在此等待，不会再创建线程
实例代码：

System.out.println("===================== newFixedThreadPool - 固定大小线程池");
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    //在thread-1 和 Thread-2 之间切换
    fixedThreadPool.submit(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    });
}
Thread.sleep(1000);
fixedThreadPool.shutdown();
System.out.println("===================== newFixedThreadPool - 固定大小线程池");

运行结果：

从运行结果可知，无论向线程池中提交多少任务，其内只有2个线程在执行。

2.4.newWorkStealingPool - 并行工作者线程池

创建一个工作窃取线程池，以JVM运行时可以CPU核数作为线程池的并行度。
此线程池通过ForkJoinPool实现。

方法定义：

public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
    return new ForkJoinPool
        (Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
         ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
         null, true);
}

参数说明：

parallelism = Runtime.getRuntime().availableProcessors() --> 1.并行级别为运行期可用的CPU处理器数量
factory = ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory --> 2.使用ForkJoinPool默认的工作线程队列
handler = null --> 3.不设置异常捕捉处理器
asyncMode = true --> 4.采取异步模式
实例代码：

System.out.println("===================== newWorkStealingPool - 并行任务线程池");
//定义一个并行工作者线程池
ExecutorService workStealingPool = Executors.newWorkStealingPool();
//循环创建线程池
for (int i = 0; i < 20; i++) {
    //因为本机CPU为4核，所以并行级别为4，即最多平行四个工作者。
    workStealingPool.submit(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    });
}
//
Thread.sleep(1000);
workStealingPool.shutdown();
System.out.println("===================== newWorkStealingPool - 并行任务线程池");

运行结果：

===================== newWorkStealingPool - 并行任务线程池
ForkJoinPool-1-worker-1
ForkJoinPool-1-worker-2
ForkJoinPool-1-worker-1
ForkJoinPool-1-worker-1
ForkJoinPool-1-worker-1
ForkJoinPool-1-worker-1
ForkJoinPool-1-worker-2
ForkJoinPool-1-worker-2
ForkJoinPool-1-worker-2
ForkJoinPool-1-worker-2
ForkJoinPool-1-worker-3
ForkJoinPool-1-worker-3
ForkJoinPool-1-worker-3
ForkJoinPool-1-worker-3
ForkJoinPool-1-worker-3
ForkJoinPool-1-worker-3
ForkJoinPool-1-worker-3
ForkJoinPool-1-worker-0
ForkJoinPool-1-worker-1
ForkJoinPool-1-worker-2
===================== newWorkStealingPool - 并行任务线程池

结果说明：

因为本机CPU为4核，所以并行级别为4，即最多平行四个工作者。

3.第5类静态方法：几类预先配置的常用可调度线程池
Executors通过静态方法提供以下几类预先配置的常用可调度线程池：

3.1.newScheduledThreadPool - 固定大小调度线程池
创建一个线程池，这个线程池可以延时执行任务，或者周期性的执行任务。
方法定义：

//Executors
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
//ScheduledThreadPoolExecutor
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}
//ThreadPoolExecutor
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

从方法定义可知：

其实际是通过ScheduledThreadPoolExecutor构造的.
而ScheduledThreadPoolExecutor是通过ThreadPoolExecutor构造的。
参数说明：

corePoolSize = 指定大小 --> 1.至多有指定数量的活动线程会长期存在
maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE --> 3.因为无界队里，此参数无实际意义
keepAliveTime = 0L --> 4.因为无界队列，此参数无实际意义
TimeUnit = TimeUnit.NANOSECONDS --> 4.因为无界队列，此参数无实际意义
workQueue = new DelayedWorkQueue() --> 2.一种无界队列，如果无可用核心线程，则新任务在此等待，不会再创建线程
实例代码：

System.out.println("===================== newScheduledThreadPool - 调度线程池");
//定义一个固定大小的调度线程池
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
//循环提交任务
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    //在thread-1 和 Thread-2 之间切换
    //如果不能计算好线程池的核心线程数量和任务延时之间的关系，很可能造成指定的延时任务并未按照计划执行
    scheduledThreadPool.schedule(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " begin... ");
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end. ");
    }, 2, TimeUnit.SECONDS);
}
Thread.sleep(7000);
System.out.println("===================== newScheduledThreadPool - 调度线程池");
scheduledThreadPool.shutdown();

运行结果：

===================== newScheduledThreadPool - 调度线程池
pool-4-thread-2 begin... 
pool-4-thread-1 begin... 
pool-4-thread-2 end. 
pool-4-thread-2 begin... 
pool-4-thread-1 end. 
pool-4-thread-1 begin... 
pool-4-thread-2 end. 
pool-4-thread-2 begin... 
pool-4-thread-1 end. 
pool-4-thread-2 end. 
===================== newScheduledThreadPool - 调度线程池

结果说明：

这些任务都在2秒之后才开始执行。
这些任务只会通过pool-4-thread-1和pool-4-thread-2这两个工作线程执行。
3.2.newSingleThreadScheduledExecutor - 单线程的调度线程池
创建一个单线程线程池，这个线程池可以延时执行任务，或者周期性的执行任务。
但是请注意，如果这个工作线程在关闭之前因为执行失败而终止，则如果需要去执行后续任务，可以新建一个线程代替它。
任务是按顺序执行的，任意时刻，都不会有超过一个以上的活动线程。
不同于等效的newScheduledThreadPool(1)，newSingleThreadScheduledExecutor不能通过配置而达到使用额外线程的目的。
方法定义：

//Executors
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
    return new DelegatedScheduledExecutorService
        (new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}
//Executors
DelegatedScheduledExecutorService(ScheduledExecutorService executor) {
    super(executor);
    e = executor;
}
//Executors
DelegatedExecutorService(ExecutorService executor) { e = executor; }
//ScheduledThreadPoolExecutor
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}
//ThreadPoolExecutor
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

从方法定义可知：

使用了代理类DelegatedScheduledExecutorService，使之无法修改配置。
其实际是通过ScheduledThreadPoolExecutor构造的.
而ScheduledThreadPoolExecutor是通过ThreadPoolExecutor构造的。
参数说明：

corePoolSize = 1 --> 1.至多只有1个的活动线程会长期存在
maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE --> 3.因为无界队里，此参数无实际意义
keepAliveTime = 0L --> 4.因为无界队列，此参数无实际意义
TimeUnit = TimeUnit.NANOSECONDS --> 4.因为无界队列，此参数无实际意义
workQueue = new DelayedWorkQueue() --> 2.一种无界队列，如果无可用核心线程，则新任务在此等待，不会再创建线程
实例代码：

System.out.println("===================== newSingleThreadScheduledExecutor - 单线程的调度线程池");
//定义一个单线程的调度线程池
ScheduledExecutorService singleThreadScheduledExecutor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    singleThreadScheduledExecutor.schedule(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " begin... ");
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end. ");
    }, 2, TimeUnit.SECONDS);
}
Thread.sleep(10000);
System.out.println("===================== newSingleThreadScheduledExecutor - 单线程的调度线程池");
singleThreadScheduledExecutor.shutdown();

运行结果：

===================== newSingleThreadScheduledExecutor - 单线程的调度线程池
pool-5-thread-1 begin... 
pool-5-thread-1 end. 
pool-5-thread-1 begin... 
pool-5-thread-1 end. 
pool-5-thread-1 begin... 
pool-5-thread-1 end. 
pool-5-thread-1 begin... 
pool-5-thread-1 end. 
pool-5-thread-1 begin... 
pool-5-thread-1 end. 
===================== newSingleThreadScheduledExecutor - 单线程的调度线程池

结果说明：

这些任务都在2秒之后才开始执行。
这些任务只会通过pool-4-thread-1这1个工作线程执行。

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