Java多线程ThreadPoolExecutor详解

前言：

根据ThreadPoolExecutor的构造方法,JDK提供了很多工厂方法来创建各种用途的线程池.

1 newFixedThreadPool

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

说明:

• 核心线程数 == 最大线程数（没有救急线程被创建），因此也无需超时时间
• 阻塞队列是无界的，可以放任意数量的任务(最大为Integer.MAX_VALUE)

适用于 任务量一已知,相对耗时的任务

2 newCachedThreadPool

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

说明:

• 核心线程数是 0， 最大线程数是 Integer.MAX_VALUE，救急线程的空闲生存时间是 60s
  • 全部都是救急线程（60s 后可以回收）
  • 救急线程可以无限创建(最大是Integer.MAX_VALUE)
• 队列采用了 SynchronousQueue 实现特点是，它没有容量，没有线程来取是放不进去的（一手交钱、一手交 货）

如下案例:

SynchronousQueue<Integer> integers = new SynchronousQueue<>();
new Thread(() -> {
     try {
         log.debug("putting {} ", 1);
         integers.put(1);
         log.debug("{} putted...", 1);
         log.debug("putting...{} ", 2);
         integers.put(2);
         log.debug("{} putted...", 2);
     } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
     }
},"t1").start();
sleep(1);
new Thread(() -> {
     try {
         log.debug("taking {}", 1);
         integers.take();
     } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
     }
},"t2").start();
sleep(1);
new Thread(() -> {
     try {
         log.debug("taking {}", 2);
         integers.take();
     } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
     }
},"t3").start();
/*
运行结果:
11:48:15.500 c.TestSynchronousQueue [t1] - putting 1 
11:48:16.500 c.TestSynchronousQueue [t2] - taking 1 
11:48:16.500 c.TestSynchronousQueue [t1] - 1 putted... 
11:48:16.500 c.TestSynchronousQueue [t1] - putting...2 
11:48:17.502 c.TestSynchronousQueue [t3] - taking 2 
11:48:17.503 c.TestSynchronousQueue [t1] - 2 putted... 
*/

整个线程池表现为线程数会根据任务量不断增长，没有上限，当任务执行完毕，空闲 1分钟后释放线程。

适用于 任务数比较密集，但每个任务执行时间较短的情况

3 newSingleThreadExecutor

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

希望多个任务排队执行。线程数固定为 1，任务数多于 1 时，会放入无界队列排队。任务执行完毕，这唯一的线程也不会被释放.

与其他线程区别:

• 自己创建一个单线程串行执行任务，如果任务执行失败而终止那么没有任何补救措施，而线程池还会新建一 个线程，保证池的正常工作
• Executors.newSingleThreadExecutor() 线程个数始终为1，不能修改
  • FinalizableDelegatedExecutorService 应用的是装饰器模式，只对外暴露了 ExecutorService 接口，因此不能调用 ThreadPoolExecutor 中特有的方法.
• Executors.newFixedThreadPool(1) 初始时为1，以后还可以修改
  • 对外暴露的是 ThreadPoolExecutor 对象，可以强转后调用 setCorePoolSize 等方法进行修改

4 提交任务

// 执行任务
void execute(Runnable command);
// 提交任务 task，用返回值 Future 获得任务执行结果
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
// 提交 tasks 中所有任务
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
 throws InterruptedException;
// 提交 tasks 中所有任务，带超时时间
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
 long timeout, TimeUnit unit)
 throws InterruptedException;
// 提交 tasks 中所有任务，哪个任务先成功执行完毕，返回此任务执行结果，其它任务取消
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
 throws InterruptedException, ExecutionException;

// 提交 tasks 中所有任务，哪个任务先成功执行完毕，返回此任务执行结果，其它任务取消，带超时时间
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
 long timeout, TimeUnit unit)
 throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

上述都是提供的提交任务的方法,根据不同的业务场景需求,选择对应的提交方法.

5 关闭线程池

shutdown

/*
线程池状态变为 SHUTDOWN
- 不会接收新任务
- 但已提交任务会执行完
- 此方法不会阻塞调用线程的执行
*/
void shutdown();

public void shutdown() {
     final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
     mainLock.lock();
     try {
     checkShutdownAccess();
     // 修改线程池状态
     advanceRunState(SHUTDOWN);
     // 仅会打断空闲线程
     interruptIdleWorkers();
     onShutdown(); // 扩展点 ScheduledThreadPoolExecutor
     } finally {
     mainLock.unlock();
     }
     // 尝试终结(没有运行的线程可以立刻终结，如果还有运行的线程也不会等)
     tryTerminate();
}

shutdownNow

/*
线程池状态变为 STOP
- 不会接收新任务
- 会将队列中的任务返回
- 并用 interrupt 的方式中断正在执行的任务
*/
List<Runnable> shutdownNow();

public List<Runnable> shutdownNow() {
     List<Runnable> tasks;
     final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
     mainLock.lock();
     try {
     checkShutdownAccess();
     // 修改线程池状态
     advanceRunState(STOP);
     // 打断所有线程
     interruptWorkers();
     // 获取队列中剩余任务
     tasks = drainQueue();
     } finally {
     mainLock.unlock();
     }
     // 尝试终结
     tryTerminate();
     return tasks;
}

其他打断方法

// 不在 RUNNING 状态的线程池，此方法就返回 true
boolean isShutdown();
// 线程池状态是否是 TERMINATED
boolean isTerminated();
// 调用 shutdown 后，由于调用线程并不会等待所有任务运行结束，因此如果它想在线程池 TERMINATED 后做些事
情，可以利用此方法等待
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

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