Java线程池

在Java1.5中提供了一个非常高效实用的多线程包：java.util.concurrent,提供了大量高级工具，可以帮助开发者编写高效易维护、结构清晰的Java多线程程序。

线程池

之前我们在使用多线程都是用Thread的start()来创建启动一个线程，但是在实际开发中，如果每个请求到达就创建一个新线程，开销是相当大的。服务器在创建和销毁线程上花费的时间和消耗的系统资源都相当大，甚至可能要比在处理实际的用请求的时间和资源要多的多。除了创建和销毁线程的开销之外，活动的线程也需要消耗系统资源。如果在一个jvm里创建太多的线程，可能会使系统由于过度消耗内存或“切换过度”而导致系统资源不足。这就引入了线程池概念。

线程池的原理其实就是对多线程的一个管理，为了实现异步机制的一种方法，其实就是多个线程执行多个任务，最终这些线程通过线程池进行管理…不用手动去维护…一次可以处理多个任务，这样就可以迅速的进行相应…比如说一个网站成为了热点网站，那么对于大量的点击量，就必须要对每一次的点击做出迅速的处理，这样才能达到更好的交互效果…这样就需要多个线程去处理这些请求，以便能够更好的提供服务…

在java.util.concurrent包下，提供了一系列与线程池相关的类。合理的使用线程池，可以带来多个好处：

（1） 降低资源消耗 。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗；

（2） 提高响应速度 。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行；

（3） 提高线程的可管理性 。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

线程池可以应对突然大爆发量的访问，通过有限个固定线程为大量的操作服务，减少创建和销毁线程所需的时间。

使用线程池：

• 1、创建线程池

• 2、创建任务

• 3、执行任务

• 4、关闭线程池

五种线程池的使用场景

• newSingleThreadExecutor：一个单线程的线程池，可以用于需要保证顺序执行的场景，并且只有一个线程在执行。

• newFixedThreadPool：一个固定大小的线程池，可以用于已知并发压力的情况下，对线程数做限制。

• newCachedThreadPool：一个可以无限扩大的线程池，比较适合处理执行时间比较小的任务。

• newScheduledThreadPool：可以延时启动，定时启动的线程池，适用于需要多个后台线程执行周期任务的场景。

newWorkStealingPool：一个拥有多个任务队列的线程池，可以减少连接数，创建当前可用cpu数量的线程来并行执行。

创建线程池

一般通过工具类Executors的静态方法来获取线程池或静态方法。介绍四种常用创建方法

ExecutorService service1 = Executors.newSingleThreadExecutor();

说明： 单例线程 ，表示在任意的时间段内，线程池中只有一个线程在工作

ExecutorService service2 = Executors.newCacheThreadPool();

说明： 缓存线程池
，先查看线程池中是否有当前执行线程的缓存，如果有就resue(复用),如果没有,那么需要创建一个线程来完成当前的调用.并且这类线程池只能完成一些生存期很短的一些任务.并且这类线程池内部规定能resue(复用)的线程，空闲的时间不能超过60s,一旦超过了60s,就会被移出线程池

ExecutorService service3 = Executors.newFixedThreadPool(10);

说明： 固定型线程池
，和newCacheThreadPool()差不多，也能够实现resue(复用),但是这个池子规定了线程的最大数量，也就是说当池子有空闲时，那么新的任务将会在空闲线程中被执行，一旦线程池内的线程都在进行工作，那么新的任务就必须等待线程池有空闲的时候才能够进入线程池,其他的任务继续排队等待.这类池子没有规定其空闲的时间到底有多长.这一类的池子更适用于服务器.

ExecutorService service4 = Executors.newScheduledThreadPool(10);

说明： 调度型线程池 ,调度型线程池会根据Scheduled(任务列表)进行延迟执行，或者是进行周期性的执行.适用于一些周期性的工作.

package com.reapal.brave.main;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * Created by jack-cooper on 2017/2/23.
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        service.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    System.out.println("hello world !");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        System.out.println(" ===> main Thread execute here ! " );
    }
}

自定义线程池

构造函数的定义

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

• corePoolSize
  线程池大小，决定着新提交的任务是新开线程去执行还是放到任务队列中，也是线程池的最最核心的参数。一般线程池开始时是没有线程的，只有当任务来了并且线程数量小于corePoolSize才会创建线程。

• maximumPoolSize
  最大线程数，线程池能创建的最大线程数量。

• keepAliveTime
  在线程数量超过corePoolSize后，多余空闲线程的最大存活时间。

• unit
  时间单位

• workQueue
  存放来不及处理的任务的队列，是一个BlockingQueue。

• threadFactory
  生产线程的工厂类，可以定义线程名，优先级等。

ThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder()
          .setNameFormat("demo-pool-%d").build();

• handler
  拒绝策略，当任务来不及处理的时候，如何处理, 前面有讲解。
  1、 AbortPolicy -- 当任务添加到线程池中被拒绝时，它将抛出 RejectedExecutionException 异常。
  2、 CallerRunsPolicy -- 当任务添加到线程池中被拒绝时，会在线程池当前正在运行的Thread线程池中处理被拒绝的任务。
  3、 DiscardOldestPolicy --当任务添加到线程池中被拒绝时，线程池会放弃等待队列中最旧的未处理任务，然后将被拒绝的任务添加到等待队列中。
  4、 DiscardPolicy -- 当任务添加到线程池中被拒绝时，线程池将丢弃被拒绝 的任务。
  参考： http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3512947.html

例子

ThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder()
                .setNameFormat("demo-pool-%d").build();
        ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(5, 200,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1024), namedThreadFactory, new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        for(int i=0;i<1000;i++) {
            pool.execute(() -> {
                //todo 此处写业务
            });
        }

创建任务

任务分为两种:一种是有返回值的（ callable ），一种是没有返回值的（ runnable ）. Callable与 Future
两功能是Java在后续版本中为了适应多并法才加入的，Callable是类似于Runnable的接口，实现Callable接口的类和实现Runnable的类都是可被其他线程执行的任务。

• 无返回值的任务就是一个实现了runnable接口的类.使用run方法.
• 有返回值的任务是一个实现了callable接口的类.使用call方法.

Callable和Runnable的区别如下：

• Callable定义的方法是call，而Runnable定义的方法是run。
• Callable的call方法可以有返回值，而Runnable的run方法不能有返回值。
• Callable的call方法可抛出异常，而Runnable的run方法不能抛出异常。

Future 介绍

Future表示异步计算的结果，它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。Future的cancel方法可以取消任务的执行，它有一布尔参数，参数为
true 表示立即中断任务的执行，参数为 false 表示允许正在运行的任务运行完成。Future的 get 方法等待计算完成，获取计算结果。

package com.reapal.brave.main;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class CallableAndFuture {

    public static class  MyCallable  implements Callable{
        private int flag = 0;
        public MyCallable(int flag){
            this.flag = flag;
        }
        public String call() throws Exception{
            if (this.flag == 0){
                return "flag = 0";
            }
            if (this.flag == 1){
                try {
                    while (true) {
                        System.out.println("looping.");
                        Thread.sleep(2000);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("Interrupted");
                }
                return "false";
            } else {
                throw new Exception("Bad flag value!");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 定义3个Callable类型的任务
        MyCallable task1 = new MyCallable(0);
        MyCallable task2 = new MyCallable(1);
        MyCallable task3 = new MyCallable(2);
        // 创建一个执行任务的服务
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
        try {
            // 提交并执行任务，任务启动时返回了一个Future对象，
            // 如果想得到任务执行的结果或者是异常可对这个Future对象进行操作
            Future future1 = es.submit(task1);
            // 获得第一个任务的结果，如果调用get方法，当前线程会等待任务执行完毕后才往下执行
            System.out.println("task1: " + future1.get());
            Future future2 = es.submit(task2);
            // 等待5秒后，再停止第二个任务。因为第二个任务进行的是无限循环
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println("task2 cancel: " + future2.cancel(true));
            // 获取第三个任务的输出，因为执行第三个任务会引起异常
            // 所以下面的语句将引起异常的抛出
            Future future3 = es.submit(task3);
            System.out.println("task3: " + future3.get());
        } catch (Exception e){
            System.out.println(e.toString());
        }
        // 停止任务执行服务
        es.shutdownNow();
    }
}

执行任务

通过java.util.concurrent.ExecutorService接口对象来执行任务，该对象有两个方法可以执行任务execute和submit。execute这种方式提交没有返回值，也就不能判断是否执行成功。submit这种方式它会返回一个Future对象，通过future的get方法来获取返回值，get方法会阻塞住直到任务完成。

execute与submit区别：

• 接收的参数不一样
• submit有返回值，而execute没有
• submit方便Exception处理
• execute是Executor接口中唯一定义的方法；submit是ExecutorService（该接口继承Executor）中定义的方法

关闭线程池

线程池使用完毕，需要对其进行关闭，有两种方法

shutdown()

说明：shutdown并不是直接关闭线程池，而是不再接受新的任务…如果线程池内有任务，那么把这些任务执行完毕后，关闭线程池

shutdownNow()

说明：这个方法表示不再接受新的任务，并把任务队列中的任务直接移出掉，如果有正在执行的，尝试进行停止

综合使用案例(FutureTask)

import java.util.concurrent.*;

/**
 * Author  : Slogen
 * AddTime : 17/6/4
 * Email   : huangjian13@meituan.com
 */
public class CallDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

        /**
         * 第一种方式:Future + ExecutorService
         * Task task = new Task();
         * ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
         * Future<Integer> future = service.submit(task1);
         * service.shutdown();
         */


        /**
         * 第二种方式: FutureTask + ExecutorService
         * ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
         * Task task = new Task();
         * FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
         * executor.submit(futureTask);
         * executor.shutdown();
         */

        /**
         * 第三种方式:FutureTask + Thread
         */

        // 2. 新建FutureTask,需要一个实现了Callable接口的类的实例作为构造函数参数
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new Task());
        // 3. 新建Thread对象并启动
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.setName("Task thread");
        thread.start();

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Thread [" + Thread.currentThread().getName() + "] is running");

        // 4. 调用isDone()判断任务是否结束
        if(!futureTask.isDone()) {
            System.out.println("Task is not done");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        int result = 0;
        try {
            // 5. 调用get()方法获取任务结果,如果任务没有执行完成则阻塞等待
            result = futureTask.get();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("result is " + result);

    }

    // 1. 继承Callable接口,实现call()方法,泛型参数为要返回的类型
    static class Task  implements Callable<Integer> {

        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            System.out.println("Thread [" + Thread.currentThread().getName() + "] is running");
            int result = 0;
            for(int i = 0; i < 100;++i) {
                result += i;
            }

            Thread.sleep(3000);
            return result;
        }
    }
}

综合使用案例一

需求：从数据库中获取url，并利用httpclient循环访问url地址，并对返回结果进行操作

分析：由于是循环的对多个url进行访问并获取数据，为了执行的效率，考虑使用多线程，url数量未知如果每个任务都创建一个线程将消耗大量的系统资源，最后决定使用线程池。

public class GetMonitorDataService {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(GetMonitorDataService.class);
    @Resource
    private MonitorProjectUrlMapper groupUrlMapper;
    @Resource
    private MonitorDetailBatchInsertMapper monitorDetailBatchInsertMapper;
    public void sendData(){
        //调用dao查询所有url
        MonitorProjectUrlExample example=new MonitorProjectUrlExample();
        List<MonitorProjectUrl> list=groupUrlMapper.selectByExample(example);
        logger.info("此次查询数据库中监控url个数为"+list.size());

        //获取系统处理器个数，作为线程池数量
        int nThreads=Runtime.getRuntime().availableProcessors();

        //定义一个装载多线程返回值的集合
        List<MonitorDetail> result= Collections.synchronizedList(new ArrayList<MonitorDetail>());
        //创建线程池，这里定义了一个创建线程池的工具类，避免了创建多个线程池，ThreadPoolFactoryUtil可以使用单例模式设计
        ExecutorService executorService = ThreadPoolFactoryUtil.getExecutorService(nThreads);
        //遍历数据库取出的url
        if(list!=null&&list.size()>0) {
            for (MonitorProjectUrl monitorProjectUrl : list) {
                String url = monitorProjectUrl.getMonitorUrl();
                //创建任务
                ThreadTask threadTask = new ThreadTask(url, result);
                //执行任务
                executorService.execute(threadTask);
                //注意区分shutdownNow
                executorService.shutdown();
                try {//等待直到所有任务完成
                          executorService.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.MINUTES);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //对数据进行操作
            saveData(result);
        }
    }

任务

public class ThreadTask implements Runnable{
    //这里实现runnable接口
    private String url;
    private List<MonitorDetail> list;
    public ThreadTask(String url,List<MonitorDetail> list){
        this.url=url;
        this.list=list;
    }
    //把获取的数据进行处理
    @Override
    public void run() {
        MonitorDetail detail = HttpClientUtil.send(url, MonitorDetail.class);
        list.add(detail);
    }

}

综合使用案例二(countDownLatch)

package com.br.lucky.utils;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author 10400
 * @create 2018-04-19 20:38
 */
public class FatureTest {

    //1、配置线程池
    private static ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(20);

    //2、封装响应Feature
    class BizResult{
        public String orderId;
        public String  data;

        public String getOrderId() {
            return orderId;
        }

        public void setOrderId(String orderId) {
            this.orderId = orderId;
        }

        public String getData() {
            return data;
        }

        public void setData(String data) {
            this.data = data;
        }
    }


    //3、实现Callable接口
    class BizTask implements Callable {

        private String orderId;

        private Object data;

        //可以用其他方式
        private CountDownLatch countDownLatch;

        public BizTask(String orderId, Object data, CountDownLatch countDownLatch) {
            this.orderId = orderId;
            this.data = data;
            this.countDownLatch = countDownLatch;
        }

        @Override
        public Object call() {
            try {
                //todo business
                System.out.println("当前线程Id = " + this.orderId);
                BizResult br = new BizResult();
                br.setOrderId(this.orderId);
                br.setData("some key about your business" + this.getClass());
                return br;
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }finally {
                //线程结束时，将计时器减一
                countDownLatch.countDown();
            }
            return null;
        }
    }

    /**
     * 业务逻辑入口
     */
    public List<Future> beginBusiness() throws InterruptedException {
        //模拟批量业务数据
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0 ; i < 1000 ; i++) {
            list.add(String.valueOf(i));
        }
        //设置计数器
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(list.size());

        //接收多线程响应结果
        List<Future> resultList = new ArrayList<>();
        //begin thread
        for( int i = 0 ,size = list.size() ; i<size; i++){
            //todo something befor thread
            resultList.add(es.submit(new BizTask(list.get(i), null, countDownLatch)));
        }
        //wait finish
        countDownLatch.await();
        return resultList;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        FatureTest ft = new FatureTest();
            List<Future> futures = ft.beginBusiness();
            System.out.println("futures.size() = " + futures.size());
            //todo some operate
            System.out.println(" ==========================end========================= " );
    }

}

综合使用案例三(future.get())

package com.br.lucky.utils;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author 10400
 * @create 2018-04-19 20:38
 */
public class FatureTest {

/**
ThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder()
                .setNameFormat("demo-pool-%d").build();
        ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(5, 200,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1024), namedThreadFactory, new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        for(int i=0;i<1000;i++) {
            pool.execute(() -> {
                //todo 业务逻辑在此
            });
        }
*/
    //1、配置线程池
    private static ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(20);

    //2、封装响应Feature
    class BizResult{
        public String orderId;
        public String  data;

        public String getOrderId() {
            return orderId;
        }

        public void setOrderId(String orderId) {
            this.orderId = orderId;
        }

        public String getData() {
            return data;
        }

        public void setData(String data) {
            this.data = data;
        }
    }


    //3、实现Callable接口
    class BizTask implements Callable {

        private String orderId;

        private Object data;


        public BizTask(String orderId, Object data) {
            this.orderId = orderId;
            this.data = data;
        }

        @Override
        public Object call() {
            try {
                //todo business
                System.out.println("当前线程Id = " + this.orderId);
                BizResult br = new BizResult();
                br.setOrderId(this.orderId);
                br.setData("some key about your business" + this.getClass());
                Thread.sleep(3000);
                return br;
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }

    /**
     * 业务逻辑入口
     */
    public List<Future> beginBusiness() throws InterruptedException, ExecutionException {
        //模拟批量业务数据
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0 ; i < 100 ; i++) {
            list.add(String.valueOf(i));
        }

        //接收多线程响应结果
        List<Future> resultList = new ArrayList<>();
        //begin thread
        for( int i = 0 ,size = list.size() ; i<size; i++){
            //todo something befor thread
            Future future = es.submit(new BizTask(list.get(i), null));
            resultList.add(future);
        }

        for (Future f : resultList) {
            f.get();
        }

        System.out.println(" =====多线程执行结束====== ");

        //wait finish
        return resultList;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        FatureTest ft = new FatureTest();
            List<Future> futures = ft.beginBusiness();
            System.out.println("futures.size() = " + futures.size());
            //todo some operate
            System.out.println(" ==========================end========================= " );
    }

}

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