Java Thread Pool 线程池

Question

介绍 new Thread 的弊端及 Java 四种线程池的使用，对 Android 同样适用。

new Thread 的弊端

执行一个异步任务我们一般都是这样：

new Thread(new Runnable() { 
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
    }
}).start();

弊端如下：

• 每次 new Thread 新建对象性能差。
• 线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致死机或 oom。
• 缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。

相比 new Thread，Java 提供的四种线程池的好处在于：

• 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。
• 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
• 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

Java 线程池

Java 通过 Executors 提供四种线程池，分别为：

• newCachedThreadPool: 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
• newFixedThreadPool: 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
• newScheduledThreadPool: 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
• newSingleThreadExecutor: 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级) 执行。

1. newCachedThreadPool

创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。示例代码如下：

ExecutorService chacheThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
      for(int i = 0; i < 10; i++) {
           final int index = i;
           try{
                Thread.sleep(index * 1000);
           } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
           }
   
           chacheThreadPool.execute(new Runnable() {
    
            @Override
            public void run() {
                 // TODO Auto-generated method stub
                 System.out.println(index); 
            }
       });
  }

线程池为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。

2. newFixedThreadPool

创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。示例代码如下：

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
      final int index = i;
      fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
   
          @Override
          public void run() {
              try {
                  System.out.println(index);
                  Thread.sleep(2000);
              } catch (InterruptedException e) {
                  // TODO Auto-generated catch block
                  e.printStackTrace();
              }
          }
      });
  }

因为线程池大小为 3，每个任务输出 index 后 sleep 2 秒，所以每两秒打印 3 个数字。
定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如 Runtime.getRuntime().availableProcessors()。

3. newScheduledThreadPool

创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下：

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
  scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
   
      @Override
      public void run() {
       System.out.println("delay 3 seconds");
      }
  }, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延迟 3 秒执行。

定期执行示例代码如下：

scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
 
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
    }
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延迟 1 秒后每 3 秒执行一次。

ScheduledExecutorService 比 Timer 更安全，功能更强大，后面会有一篇单独进行对比。

4. newSingleThreadExecutor

创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级) 执行。示例代码如下：

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
      final int index = i;
      singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
   
          @Override
          public void run() {
              try {
                  System.out.println(index);
                  Thread.sleep(2000);
              } catch (InterruptedException e) {
                  // TODO Auto-generated catch block
                  e.printStackTrace();
              }
          }
      });
  }

结果依次输出，相当于顺序执行各个任务。

现行大多数 GUI 程序都是单线程的。Android 中单线程可用于数据库操作，文件操作，应用批量安装，应用批量删除等不适合并发但可能 IO 阻塞性及影响 UI 线程响应的操作。

总结

综上所述的 4 中方式，主要有以下几种见解：

1. 第一种方式跟第四种方式，运行了之后，发现结果是一样的，那是不是说这两种线程池的使用是一样的呢？如果是一样的，为什么会有两种而不是一种？其实大家仔细看下一开始这两个方法的介绍就知道了，第一种：newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。这里觉得它可能是并发且是无序的。第四种：newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级) 执行。是一个单线程的线程池，个人觉得它是有序的，因为有优先级。
2. 第二种方式，可指定线程池的大小，并且每隔一段时间执行多少数据。比如上面的例子就是：因为线程池大小为 3，每个任务输出 index 后 sleep 2 秒，所以每两秒打印 3 个数字。相信大家都能够理解了。
3. 第三种方式就更简单了，这里介绍了两种情况，一种是只执行一次的情况，一种是延迟几秒再每隔几秒执行一次。可能这样说大家不太明白，我举个简单的例子。比如现在很多应用的首页有一个广告部分，每隔几秒后就会自动播放下一张图片，这里用的线程就是此线程。其实很多 Android 开发遇到这种情况，都会首先想到用定时器(Timer)，其实不然，很多帖子都说明了，这种方式比用 Timer 更好。