【多线程高并发编程】四 java(jdk1.8)五种线程池,你都知道具体的应用场景吗？

程序猿学社的GitHub，欢迎Star
https://github.com/ITfqyd/cxyxs
本文已记录到github，形成对应专题。

前言

通过前几章的学习，我们已经知道如何实现一个多线程。但是我们可以发现每次都是new Thread类实现一个线程。我们大家也知道创建和销毁对象是很费时间的。特别是频繁的创建和消费。在java中，因为资源释放，都是自动释放的，这也是java能快速兴起的原因一直。实际上jvm中会跟踪这个对象，确保这个对象，是不是没有引用，确保没有人使用后，才会进行销毁。这也是连接池产生的原因。

1.什么是线程池？

线程池是指在进程开始时创建一定数量(有上限)的线程，并放入池中，需要使用时，就从池中取出来一个可用线程，用完后，不是销毁，而是返回池中。如果线程用完了，就需要等待有空闲的线程后，才能使用。

• java在JDK1.5后就引入了线程池。所以不需要我们自己实现一个线程池。

举例说明：

• 没有使用线程池的时候，假设我们要看一本书“java编程思想”，是直接到网上买一本书，买来后，看完就丢弃(销毁)。
• 使用多线程，这次我们不是直接到网上买一本书，都是通过到图书馆，借"java编程思想这本书",我看完后，归回到图书馆,这时候其他的人，还可以继续重复阅读(线程的重复利用)。
  

2.实战

2.1通过线程池代码创建线程

 public void two() throws Exception{
        Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                int count=0;
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(1200);
                    count++;
                }
                return count;
            }
        };

        ExecutorService e= Executors.newFixedThreadPool(10);
        Future<Integer> f1=e.submit(callable);
        Integer result = f1.get();
        System.out.println("获取多线程的值:"+result);
    }

通过上述代码，我们可以知道实现线程池涉及到ExecutorService和Executors。下面我们来一个个进行源码分析

2.1.Executors源码分析

在idea中，把光标放到Executors上，按住鼠标左键+ctrl进入Executors类。输入alt+7查看该类下的所有方法。

• newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个重用固定数量线程的线程池，如果在所有线程都处于活动状态时提交了额外的任务，他们将在队列中等待，直到线程可用为止。
• newWorkStealingPool(int parallelism) jdk1.8后引入的，它是新的线程池类ForkJoinPool的扩展，能够合理的使用CPU,进行并发运行任务。可以了解为，工作量一样，A,B同时开发，谁开发的快，谁就多做一些，能者多劳(不提倡工作中这样，只是为了通过实例更好的理解这个概念)。
• newSingleThreadExecutor() 创建一个单例的线程池，也就是说池中就一个线程。通过这个线程来处理所有的任务，如果发现这个这个线程因为失败而关闭，不要慌，会有一个线程来取代他，保证任务能正常的运转
• newCachedThreadPool() 创建一个可缓存线程池，如果没有线程可用，发现60s内有线程不工作，会创建一个线程的线程来取代他，再放入池中。 可以理解为一个公司为了保证公司的正常运转，会请20个人，但是，上班期间发现隔壁小王在偷懒，那不好意思，针对这种偷懒的人，公司表示不欢迎，直接开除，重新招一个人，保证公司的人员固定能正常运营。
• newSingleThreadScheduledExecutor() 创建一个单线程的线程池，此线程池的的线程可以定时周期性的运行任务。注意坑点：使用这种方法，如果出现异常，会导致无法正常的运行任务。所以，个人建议，使用这种方式的时候，run方法里面的代码可以加上异常处理逻辑。
• newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 创建一个固定大小的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

newFixedThreadPool

创建一个重用固定数量线程的线程池，如果在所有线程都处于活动状态时提交了额外的任务，他们将在队列中等待，直到线程可用为止。

package com.cxyxs.thread.four;

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

/**
 * Description：转发请注明来源  程序猿学社 - https://ithub.blog.csdn.net/
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/2/20 11:12
 * Modified By:
 */
public class NewFixedThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        //System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
        Runnable run = new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println("程序猿学社:"+new Date());
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };

        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(run);
        }
    }
}

为了更好的看出效果，我特意把每个任务都延迟了3秒钟，模拟真实的场景，各位社友，觉得他的输出结果应该是怎么样的？

通过控制台，我们可以发现，每次只处理两个任务，而其他的任务处在排队状态，依次处理。
为什么只处理两个任务？有没有社友想到为什么？
这是因为社长设置了线程池中的数据大小为2。讲到这里有引发一个疑问。
线程池里面的数据量可以随便设置吗？
不能随便设置，不同的开发人员设置的标准不一样，个人是CPU核数的2倍。

• 例如，你单个cpu，同一时间只有一个通道，可以运行任务。就算你设置100个线程，实际上也是交替运行的。
• 不要社长这样说，就觉得CPU是单核,就觉得多线程没有一点用，实际上，在网络通讯过程中，解析包，处理包，就是通过多线程，把解析和处理的逻辑切割开来。实现解耦。这样有一个好处，就算你处理业务逻辑的线程很慢，也不会影响我解析包的线程正常运转。

newWorkStealingPool(int parallelism)

jdk1.8后引入的，它是新的线程池类ForkJoinPool的扩展，能够合理的使用CPU,进行并发运行任务。

package com.cxyxs.thread.four;

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

/**
 * Description：转发请注明来源  程序猿学社 - https://ithub.blog.csdn.net/
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/2/20 14:15
 * Modified By:
 */
public class WorkStealingPool {
    public static void main(String[] args) throws  Exception{
        //再测试之前，我们应该了解我们电脑的cpu核数，我的电脑是4核
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

        ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            //产生一个随机数1-3
            int num = (int) (Math.random() * 3 + 1);

            Runnable runnable = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        //模拟正在业务
                        Thread.sleep(num*1000);
                        System.out.println("线程名:"+Thread.currentThread().getName()+",业务时长:"+num+"秒");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            executorService.execute(runnable);
        }
        //因为是守护进程,如果不加这句话是无法看到结果的
        System.in.read();
    }
}

因为newWorkStealingPool是并发运行，既然人工作的效率都有高低，电脑也是一样。已经完成任务的，不可能让他闲着，这样会造成资源的浪费。

重点下面这句话要理解。打印出来的4，表示我们电脑只能并行4个线程。

Runtime.getRuntime().availableProcessors()

• 通过上面打印的线程名，我们可以发现他用的是ForkJoinPool线程池。这是jdk1.7引入的。
• 数字0-3 表示我们电脑同一时刻在工作(只是针对这块而言，这句话扩大来说是有问题的)。
• 我们可以发现work1线程跑了3次，说明执行完，自己的任务后，发现其他的小伙子还没有做完，开始继续接任何开始做事了(rabbitMQ里面有一个地方设置条数为1,跟这里的思想类似，意思就是我每次从队列里面取1条，我消费完，再继续取)。

System.in.read();

• 因为是守护进程,如果不加这句话是无法看到结果的，后文会详细说明

newSingleThreadExecutor()

创建一个单例的线程池，也就是说池中就一个线程。通过这个线程来处理所有的任务，如果发现这个这个线程因为失败而关闭，不要慌，会有一个线程来取代他，保证任务能正常的运转

package com.cxyxs.thread.four;

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

/**
 * Description：转发请注明来源  程序猿学社 - https://ithub.blog.csdn.net/
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/2/20 14:48
 * Modified By:
 */
public class NewSingleThreadExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final  int index=i;
            singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {

                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(2000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    if(index == 5){   //故意搞破坏
                        int flag =index/0;
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }
}

为了验证我上面那段话，我特意搞破坏，让i=5的时候，除以0，大家都知道0不能作为分母。

• 通过图，我们可以发现，之前的线程名一直是XXX-1，到了第五次报错后，就直接抛出异常，重新起了一个新的线程是XXX-2。
• newSingleThreadExecutor看名称就知道是单例线程池的意思。那就只有一个线程。一次只能运行一个任务，所以他也是顺序执行的。

newCachedThreadPool()

创建一个可缓存线程池，如果没有线程可用，发现60s内有线程不工作，会创建一个线程的线程来取代他，再放入池中。 可以理解为一个公司为了保证公司的正常运转，会请20个人，但是，上班期间发现隔壁小王在偷懒，那不好意思，针对这种偷懒的人，公司表示不欢迎，直接开除，重新招一个人，保证公司的人员固定能正常运营。

package com.cxyxs.thread.four;

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

/**
 * Description：转发请注明来源  程序猿学社 - https://ithub.blog.csdn.net/
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/2/20 15:02
 * Modified By:
 */
public class NewCachedThreadPool {
    public static void main(String[] args) throws  Exception{
        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
           int index = i;
            cachedThreadPool.execute(new Runnable() {

                @Override
                public void run() {
                    if(index == 0){
                        try {
                            Thread.sleep(8000);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("第一次："+Thread.currentThread().getName()+","+new Date());
                }
            });
        }

        Thread.sleep(7000);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int index = i;
            cachedThreadPool.execute(new Runnable() {

                @Override
                public void run() {
                    if(index == 0){
                        try {
                            Thread.sleep(8000);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("第二次："+Thread.currentThread().getName()+","+new Date());
                }
            });
        }
    }
}

首先我这个代码看起来很乱。因为自身为了论证结论。所以没有把代码做一个简单的抽取。
代码设计：通过我的代码，可以发现，第一次循环5次，我把第一条数据设置延迟80s，我还特意在main主线程里面延迟了70s。，第二次，循环10次。为什么这样设计？

• 就是为了论证到了60秒以后，到底是不是把线程回收了。第一次第一个线程输出后，本身线程数量为9，被回收到了1。
• 线程的复用，我们可以看图，XXXX-3，出现了2次，说明就是这个线程执行完后，如果这时候有线程过来，其他的线程就可以直接复用这个线程。

newSingleThreadScheduledExecutor()

创建一个单线程的线程池，此线程池的的线程可以定时周期性的运行任务。注意坑点：使用这种方法，如果出现异常，会导致无法正常的运行任务。所以，个人建议，使用这种方式的时候，run方法里面的代码可以加上异常处理逻辑。这种方式newSingleThreadExecutor类似，只是增加了周期性运行，这里不过多的阐述。

newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

创建一个固定大小的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。
package com.cxyxs.thread.four;

import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * Description：转发请注明来源  程序猿学社 - https://ithub.blog.csdn.net/
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/2/20 15:43
 * Modified By:
 */
public class NewScheduledThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
        executorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("开始时间："+Thread.currentThread().getName()+","+new Date());
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },2000,6000,TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
}

通过截图我们可以发现是6秒一次。

• 保证period>initialDelay，以period为准。以period的时长为一个周期
• 如果run方法运行时间大于period，定时任务的周期以run运行时长为一个周期。
• 详细这个方法的时候，本文就不阐述了，后续会出相关文章。

想实时查看我文章更新动态及干货，可以关注我的公众号「程序猿学社」。